JP5265408B2 - Correlation spectroscopy analysis method and correlation spectroscopy analyzer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、試料から発せられる光の強度の時系列データについて、相関関数を用いて光分析を実行する方法及びそのための光分析装置に係る。 The present invention relates to a method for performing optical analysis on a time series data of the intensity of light emitted from a sample by using a correlation function, and an optical analysis apparatus therefor.
分光分析の分野に於いて、物質又は分子の運動・状態・特性に関する情報を取得するための有用な方法又は手段として、試料からの放射光の強度の時系列データの相関関数を算出する「相関分光分析」技術が知られている（例えば、特許文献１および特許文献２）。
In the field of spectroscopic analysis, as a useful method or means for obtaining information on the motion, state, and properties of substances or molecules, a correlation function is calculated for time-series data of the intensity of emitted light from a sample. "Spectroscopic analysis" technology is known (for example,
特許文献１では、レーザー走査型光学顕微鏡を用いて、一つの試料に於いて複数の異なる観測領域（測定ポイント）の放射光の強度を、逐次計測し、それぞれの測定ポイントの放射光の強度の相関関数を算出する技術が開示されている。
In
また、励起光波長や光検出装置の受光波長を適宜選択することによって、一つ又は複数の測定ポイントに於ける複数の互いに異なる波長帯域の放射光を計測し相関関数を算出する技術が開示されている。 Also disclosed is a technique for calculating a correlation function by measuring radiated light in a plurality of different wavelength bands at one or a plurality of measurement points by appropriately selecting an excitation light wavelength or a light receiving wavelength of a light detection device. ing.
ここで、相関関数とは、放射光の強度の経時的に計測された時系列データＤｉ（ｔｋ）及びＤｊ（ｔｋ）に於いて、一方の時系列データを他方の時系列データに対して時間τｎだけずらした場合に、時系列データＤｉ（ｔｋ）とＤｊ（ｔｋ）がどの程度一致しているかを示す指標である。 Here, the correlation function is the time series data D i (t k ) and D j (t k ) measured over time of the intensity of the emitted light, and one time series data is converted to the other time series data. Is an index indicating how much the time series data D i (t k ) and D j (t k ) match when shifted by time τ n .
また、時系列データとは、離散時間ｔｋ（ｋ＝０，１…）に於いて、経時的に、計測されたデータ値の組である。また、ｋは、データの番号である。時間τｎとは、遅延時間を意味する。ｎは、０，１，…で表わされる。従って、遅延時間は、離散時間である。 The time series data is a set of data values measured over time in the discrete time t k (k = 0, 1,...). K is a data number. The time τ n means a delay time. n is represented by 0, 1,. Therefore, the delay time is a discrete time.
この場合、相関関数値Ｇ（τｎ）は、式（１）により表わされる。
ここで、Ｎｉ、Ｎｊ、Ｎｉｊは、それぞれ、総和（Σ）が算出されるＤｉ（ｔｋ）、Ｄｊ（ｔｋ）及びＤｉ（ｔｋ）・Ｄｊ（ｔｋ）のデータ数（Σ内の項数）である。なお、Ｎｉ＝Ｎｊ＝Ｎｉｊとされる。 Here, N i , N j , and N ij are D i (t k ), D j (t k ), and D i (t k ) · D j (t k ) for which the sum (Σ) is calculated, respectively. The number of data (number of terms in Σ). Note that N i = N j = N ij .
式（１）に於いて、時系列データＤｉ（ｔｋ）とＤｊ（ｔｋ）が同じデータ列であれば、自己相関関数となり、時系列データＤｉ（ｔｋ）とＤｊ（ｔｋ）が別のデータ列であれば、相互相関関数となる。 In the equation (1), if the time series data D i (t k ) and D j (t k ) are the same data string, they become autocorrelation functions, and the time series data D i (t k ) and D j ( If t k ) is another data string, it becomes a cross-correlation function.
一方、特許文献２では、遅延時間τが大きくなるほど、遅延時間τｎの増分を大きくする相関関数値を演算する手法（「マルチプルτ方式」）が開示されている。 On the other hand, Patent Document 2 discloses a method (“multiple τ method”) for calculating a correlation function value that increases the delay time τ n as the delay time τ increases.
また、時系列データ中の各データ値に対応して、その値が有効であるか否かの重みを与える重み係数からなる（時系列の）重み係数列Ｗｉ（ｔｋ）、Ｗｊ（ｔｋ）を準備し、相関関数値を式（２）より算出することが開示されている。
ここで、重み係数値Ｗｉ（ｔｋ）、Ｗｊ（ｔｋ）は、時系列データＤｉ（ｔｋ）及びＤｊ（ｔｋ）に於いて有効なデータである場合には、それぞれ、有意な値、例えば、１が与えられる。 Here, when the weight coefficient values W i (t k ) and W j (t k ) are valid data in the time series data D i (t k ) and D j (t k ), respectively. , A significant value, eg, 1 is given.
また、時系列データＤｉ（ｔｋ）及びＤｊ（ｔｋ）に於いて無効なデータ（欠損・異常データ）である場合には、それぞれ、０が与えられる。 In addition, in the case of invalid data (missing / abnormal data) in the time series data D i (t k ) and D j (t k ), 0 is given respectively.
これにより、時系列データＤｉ（ｔｋ）及びＤｊ（ｔｋ）に於ける無効なデータが相関関数値Ｇ（τ）に反映されない。 Thus, invalid data in the time series data D i (t k ) and D j (t k ) is not reflected in the correlation function value G (τ).
すなわち、式（２）の分子の積Ｄｉ（ｔｋ）・Ｄｊ（ｔｋ）に於いていずれか一方のデータ値に対応する重み係数が低いとき（０のとき）は、分母に於いて他方のデータ値の総和（Σ）演算に於ける寄与が、上記一方の値の低い重み係数が乗ぜられることにより低減される。 That is, when the weighting factor corresponding to one of the data values in the numerator product D i (t k ) · D j (t k ) in Equation (2) is low (when it is 0), The contribution of the other data value in the summation (Σ) calculation is reduced by multiplying the low weighting factor of the one value.
また、相関関数値に於いて、考慮すべきデータ値の数Ｎｉは、分子の重み係数値Ｗｉ（ｔｋ）及びＷｊ（ｔｋ）の積和（重み係数列の総和Σ）により与えられる。 In the correlation function value, the number N i of data values to be taken into consideration is the product sum of the weight coefficient values W i (t k ) and W j (t k ) of the numerator (the sum Σ of the weight coefficient sequences). Given.
ここで、式（２）を用いた相関関数値の演算処理では、時系列データに於けるデータ値のそれぞれに於いて、各データ値が無効な又は異常なデータであるか否かによって付与される重み係数値が準備され、その重み係数列が再構成される。 Here, in the calculation processing of the correlation function value using Expression (2), it is given depending on whether each data value is invalid or abnormal data in each data value in the time series data. Weight coefficient values are prepared, and the weight coefficient sequence is reconstructed.
そして、式（２）を用いた相関関数値の演算が、マルチプルτ方式にて、実行される場合には、重み係数列が相関関数値の時間分解能（即ち、遅延時間τの時間分解能）に対応して、再構成されることとなる。 When the calculation of the correlation function value using the equation (2) is executed by the multiple τ method, the weight coefficient sequence is set to the time resolution of the correlation function value (that is, the time resolution of the delay time τ). Correspondingly, it will be reconfigured.
しかしながら、特許文献２に記載の演算処理操作は、重み係数列を構成又は再構成するため、変化していく重み係数の処理が複雑で、理解しにくくなる。従って、同時に複数の測定ポイント又は波長帯域についての放射光の測定とともにリアルタイムに相関関数値を取得しようとする場合には不利である。 However, since the arithmetic processing operation described in Patent Document 2 configures or reconfigures the weighting coefficient sequence, the processing of the changing weighting coefficient is complicated and difficult to understand. Therefore, it is disadvantageous when the correlation function value is to be obtained in real time together with the measurement of the radiated light at a plurality of measurement points or wavelength bands.
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、複数の測定ポイント又は複数の波長帯域の放射光を計測し相関分光分析を実行する方法又は装置に於いて、常に有効データ数から計算する有効データの割合の数式への導入により、計測データの信号処理又は演算処理負担を軽減することができる処理構成を提案することである。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and is always calculated from the number of effective data in a method or apparatus for measuring a plurality of measurement points or radiated light of a plurality of wavelength bands and performing correlation spectroscopy analysis. It is to propose a processing configuration that can reduce the load of signal processing or calculation processing of measurement data by introducing the ratio of effective data to the mathematical formula.
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention provides the following means.
本発明は、試料からの放射光の強度を計測し該放射光の時系列データの相関関数を算出する相関分光分析方法であって、前記試料に於ける少なくとも一つの測定ポイントからの放射光の強度を連続した複数の離散時間に於いて計測する過程と、前記少なくとも一つの測定ポイントに於いて計測された前記放射光の強度に基づいて相関関数値を算出する過程とを含み、前記放射光の強度に基づいて相関関数値を算出する過程が、前記放射光の強度の値である計測値からなる時系列データを抽出する過程と、前記時系列データに於いて有効な値を有する有効データ値を決定する過程と、複数の前記計測値を一単位として、前記時系列データを分割する過程と、前記一単位に含まれる前記計測値を合算することによってデータ値を得る過程と、前記データ値から時系列データを再構成する過程と、各々の前記データ値について、該データ値を得るために合算した前記計測値の個数に対する、該計測値の中で前記有効データ値である計測値の個数の割合である有効データ割合を決定する過程と、前記再構成された時系列データと前記有効データ割合に基づいて、前記相関関数値を算出する過程とを含むことを特徴とする。 The present invention relates to a correlation spectroscopic analysis method for measuring the intensity of radiated light from a sample and calculating a correlation function of time-series data of the radiated light, wherein the radiated light from at least one measurement point in the sample is measured. A step of measuring the intensity at a plurality of continuous discrete times, and a step of calculating a correlation function value based on the intensity of the emitted light measured at the at least one measurement point, the emitted light The process of calculating the correlation function value based on the intensity of the light, the process of extracting the time series data consisting of the measured value that is the intensity value of the emitted light, and the effective data having an effective value in the time series data A step of determining a value, a step of dividing the time-series data with a plurality of the measurement values as a unit, a step of obtaining a data value by adding the measurement values included in the unit, and A process of reconstructing time-series data from data values, and, for each of the data values, a measurement that is the effective data value among the measured values for the number of the measured values added to obtain the data value The method includes a step of determining an effective data ratio that is a ratio of the number of values, and a step of calculating the correlation function value based on the reconstructed time series data and the effective data ratio.
また、上記の発明は、前記相関関数値を算出した後に、前記一単位に含まれる前記計測値の個数とは、異なる個数の計測値を一単位として、前記時系列データを分割する過程と、該一単位に含まれる前記計測値を合算することによってデータ値を再構成する過程と、前記再構成されたデータ値から時系列データを再構成する過程と、各々の該再構成されたデータ値について、該データ値を得るために合算した前記計測値の個数に対する、該計測値の中で前記有効データ値である計測値の個数の割合である有効データ割合を決定する過程と、該再構成された時系列データと該有効データ割合に基づいて、前記相関関数値を算出する過程とを含むことが好ましい。 In the above invention, after calculating the correlation function value, the process of dividing the time-series data with the number of measurement values different from the number of measurement values included in the unit as one unit; A process of reconstructing a data value by adding the measurement values included in the unit, a process of reconstructing time-series data from the reconstructed data value, and each of the reconstructed data values Determining the effective data ratio that is the ratio of the number of measurement values that are the effective data values in the measurement values to the number of measurement values that are combined to obtain the data values, and the reconstruction It is preferable to include a step of calculating the correlation function value based on the time-series data and the effective data ratio.
また、上記の発明は、前記相関関数値を算出した後に、複数の前記データ値を一単位として、前記再構成された時系列データを分割する過程と、前記複数のデータ値からなる一単位に含まれる、前記データ値を合算することによってデータ値を再構成する過程と、前記再構成されたデータ値から時系列データを再構成する過程と、各々の該再構成されたデータ値について、該データ値を得るために合算した前記計測値の個数に対する、該計測値の中で前記有効データ値である計測値の個数の割合である有効データ割合を決定する過程と、該再構成された時系列データと該有効データ割合に基づいて、前記相関関数値を算出する過程とを含むことが好ましい。 In the above invention, after calculating the correlation function value, dividing the reconstructed time-series data with a plurality of data values as a unit, and a unit composed of the plurality of data values. For each of the reconstructed data values included in the process of reconstructing a data value by summing the data values, reconstructing time-series data from the reconstructed data values, Determining an effective data ratio that is a ratio of the number of measurement values that are the effective data values in the measurement values to the number of measurement values that are combined to obtain a data value; and It is preferable to include a step of calculating the correlation function value based on the series data and the effective data ratio.
また、上記の発明は、前記相関関数値の遅延時間が大きいときの前記再構成された時系列データに含まれる前記データ値の数が、前記相関関数値の遅延時間が小さいときに比して、小さくされることが好ましい。 In the above invention, the number of the data values included in the reconstructed time series data when the delay time of the correlation function value is large is larger than that when the delay time of the correlation function value is small. It is preferable to make it small.
また、上記の発明は、前記有効データ値として決定されない前記計測値が０とされることが好ましい。 In the invention described above, it is preferable that the measured value that is not determined as the valid data value is zero.
また、上記の発明は、前記放射光の強度を計測する過程に於いて、複数の前記測定ポイントにて前記放射光の強度が計測され、前記測定ポイントの各々に於ける前記放射光の強度の計測が所定時間毎に順々にあるいは同時に実行されることが好ましい。 In the above invention, in the process of measuring the intensity of the emitted light, the intensity of the emitted light is measured at a plurality of the measurement points, and the intensity of the emitted light at each of the measurement points is measured. It is preferable that the measurement is performed sequentially or simultaneously every predetermined time.
また、上記の発明は、前記放射光の強度を計測する過程に於いて、複数の波長帯域の前記放射光の強度が計測され、前記複数の波長帯域の各々に於ける前記放射光の強度の計測が所定時間毎に順々にあるいは同時に実行されることが好ましい。 In the above invention, in the process of measuring the intensity of the emitted light, the intensity of the emitted light in a plurality of wavelength bands is measured, and the intensity of the emitted light in each of the plurality of wavelength bands is measured. It is preferable that the measurement is performed sequentially or simultaneously every predetermined time.
また、上記の発明は、連続した離散時間として与えられる遅延時間τｎ（ｎは正の整数）に於ける前記相関関数値Ｇ（τｎ）が次式で与えられ、
ここに於いて、Ｄｉ（ｔｋ）及びＤｊ（ｔｋ）が連続した離散時間ｔｋ（ｋは、正の整数）に於ける前記計測値またはデータ値であり、Ｒｉ（ｔｋ）及びＲｊ（ｔｋ）が前記離散時間ｔｋに於ける前記有効データ割合である式により算出されることが好ましい。 Here, D i (t k ) and D j (t k ) are the measured values or data values at continuous discrete times t k (k is a positive integer), and R i (t k ) And R j (t k ) are preferably calculated by an expression that is the effective data ratio in the discrete time t k .
また、上記の発明は、前記試料からの放射光の強度が光学顕微鏡を用いて計測され、前記測定ポイントが前記光学顕微鏡の対物レンズの焦点領域であることが好ましい。 In the invention described above, it is preferable that the intensity of the emitted light from the sample is measured using an optical microscope, and the measurement point is a focal region of an objective lens of the optical microscope.
また、上記の発明は、前記相関関数値が前記時系列データの自己相関関数であることが好ましい。 In the above invention, the correlation function value is preferably an autocorrelation function of the time series data.
また、上記の発明は、少なくとも二つの時系列データが構成され、前記相関関数値が前記少なくとも二つの時系列データの相互相関関数であることが好ましい。 In the above invention, it is preferable that at least two pieces of time-series data are configured, and the correlation function value is a cross-correlation function of the at least two pieces of time-series data.
また、上記の発明は、前記光学顕微鏡がレーザー走査型共焦点光学顕微鏡の光学系を有し、前記試料に於けるレーザー光を照射した少なくとも一つの部位が前記測定ポイントとされることが好ましい。 In the invention described above, it is preferable that the optical microscope has an optical system of a laser scanning confocal optical microscope, and at least one portion irradiated with laser light in the sample is set as the measurement point.
また、上記の発明は、一つの前記測定ポイントに於いて複数の波長帯域の放射光が計測され、それぞれの前記波長帯域の前記時系列データが構成されることが好ましい。 In the invention described above, it is preferable that radiation light of a plurality of wavelength bands is measured at one measurement point, and the time-series data of each wavelength band is configured.
また、上記の発明は、前記放射光が蛍光であることが好ましい。 In the above invention, the emitted light is preferably fluorescent.
また、上記の発明は、前記光学顕微鏡がレーザー共焦点光学顕微鏡の光学系を有し、複数の波長帯域のレーザー光を順々にあるいは同時に前記試料へ照射することにより、複数の波長帯域の放射光が計測され、それぞれの前記波長帯域の前記時系列データが構成されることが好ましい。 In the invention described above, the optical microscope has an optical system of a laser confocal optical microscope, and the laser beam in a plurality of wavelength bands is irradiated to the sample sequentially or simultaneously to emit radiation in a plurality of wavelength bands. It is preferable that light is measured and the time-series data of each wavelength band is configured.
本発明は、試料からの放射光の強度を計測し該放射光の時系列データの相関関数を算出する相関分光分析を実行する光分析装置であって、前記試料に於ける少なくとも一つの測定ポイントからの放射光の強度を連続した複数の離散時間に於いて計測する光計測部と、前記少なくとも一つの測定ポイントに於いて計測された前記放射光の強度に基づいて相関関数値を算出する光分析部とを含み、前記光分析部が、前記放射光の強度の値である計測値からなる時系列データを抽出する手段と、前記時系列データに於いて有効な値を有する有効データ値を決定する手段と、複数の前記計測値を一単位として、前記時系列データを分割する手段と、前記一単位に含まれる前記計測値を合算することによってデータ値を得る手段と、前記データ値から時系列データを再構成する手段と、各々の前記データ値について、該データ値を得るために合算した前記計測値の個数に対する、該計測値の中で前記有効データ値である計測値の個数の割合である有効データ割合を決定する手段と、前記再構成された時系列データと前記有効データ割合に基づいて、前記相関関数値を算出する手段とを含むことを特徴とする。 The present invention relates to an optical analyzer that performs correlation spectroscopy analysis for measuring the intensity of radiated light from a sample and calculating a correlation function of time-series data of the radiated light, at least one measurement point in the sample A light measuring unit for measuring the intensity of the emitted light from a plurality of continuous times, and a light for calculating a correlation function value based on the intensity of the emitted light measured at the at least one measurement point An analysis unit, wherein the optical analysis unit extracts time series data composed of measurement values that are values of the intensity of the emitted light, and an effective data value having an effective value in the time series data. A unit for determining, a unit for dividing the time-series data with a plurality of the measurement values as a unit, a unit for obtaining a data value by adding the measurement values included in the unit, and the data value Time Means for reconstructing column data, and, for each of the data values, the ratio of the number of measurement values that are the valid data values in the measurement values to the number of measurement values combined to obtain the data values Means for determining the effective data ratio, and means for calculating the correlation function value based on the reconstructed time-series data and the effective data ratio.
また、上記の発明は、前記一単位に含まれる前記計測値の個数とは、異なる個数の計測値を一単位として、前記時系列データを分割する手段と、該一単位に含まれる前記計測値を合算することによってデータ値を再構成する手段と、前記再構成されたデータ値から時系列データを再構成する手段と、各々の該再構成されたデータ値について、該データ値を得るために合算した前記計測値の個数に対する、該計測値の中で前記有効データ値である計測値の個数の割合である有効データ割合を決定する手段と、該再構成された時系列データと該有効データ割合に基づいて、前記相関関数値を算出する手段とを含むことが好ましい。 Further, the invention described above is characterized in that the number of the measurement values included in the unit is different from the number of measurement values as one unit, the time series data is divided, and the measurement value included in the unit. Means for reconstructing data values by adding together, means for reconstructing time-series data from the reconstructed data values, and for each reconstructed data value, to obtain the data value Means for determining an effective data ratio that is a ratio of the number of measurement values that are the effective data values in the measurement values to the total number of measurement values; the reconstructed time-series data and the effective data It is preferable to include a means for calculating the correlation function value based on the ratio.
また、上記の発明は、複数の前記データ値を一単位として、前記再構成された時系列データを分割する手段と、前記複数のデータ値からなる一単位に含まれる、前記データ値を合算することによってデータ値を再構成する手段と、前記再構成されたデータ値から時系列データを再構成する手段と、各々の該再構成されたデータ値について、該データ値を得るために合算した前記計測値の個数に対する、該計測値の中で前記有効データ値である計測値の個数の割合である有効データ割合を決定する手段と、該再構成された時系列データと該有効データ割合に基づいて、前記相関関数値を算出する手段とを含むことが好ましい。 In the above invention, a unit for dividing the reconstructed time-series data with a plurality of the data values as a unit, and the data values included in the unit of the plurality of data values are added together. Means for reconstructing data values, means for reconstructing time-series data from the reconstructed data values, and for each of the reconstructed data values, summed to obtain the data values Means for determining an effective data ratio that is a ratio of the number of measurement values that are the effective data values to the number of measurement values, and based on the reconstructed time-series data and the effective data ratio And means for calculating the correlation function value.
また、上記の発明は、前記相関関数値の遅延時間が大きいときの前記再構成された時系列データに含まれる前記データ値の数が、前記相関関数値の遅延時間が小さいときに比して、小さくされることが好ましい。 In the above invention, the number of the data values included in the reconstructed time series data when the delay time of the correlation function value is large is larger than that when the delay time of the correlation function value is small. It is preferable to make it small.
また、上記の発明は、前記有効データ値を決定する手段が、前記有効データ値として決定されない前記計測値を０に設定することが好ましい。 In the above invention, it is preferable that the means for determining the effective data value sets the measured value that is not determined as the effective data value to 0.
また、上記の発明は、前記光計測部が複数の前記測定ポイントにて所定時間毎に順々にあるいは同時に前記放射光の強度を計測することが好ましい。 In the invention described above, it is preferable that the light measurement unit measures the intensity of the emitted light sequentially or simultaneously at predetermined time intervals at a plurality of measurement points.
また、上記の発明は、前記光計測部が複数の波長帯域の前記放射光の強度を所定時間毎に順々にあるいは同時に計測することが好ましい。 In the invention described above, it is preferable that the optical measurement unit measures the intensity of the radiated light in a plurality of wavelength bands sequentially or simultaneously at predetermined time intervals.
また、上記の発明は、連続した離散時間として与えられる遅延時間τｎ（ｎは正の整数）に於ける前記相関関数値Ｇ（τｎ）が式で与えられ、
ここに於いて、Ｄｉ（ｔｋ）及びＤｊ（ｔｋ）が連続した離散時間ｔｋ（ｋは、正の整数）に於ける前記計測値またはデータ値であり、Ｒｉ（ｔｋ）及びＲｊ（ｔｋ）が前記離散時間ｔｋに於ける前記有効データ割合である式により算出されることが好ましい。 Here, D i (t k ) and D j (t k ) are the measured values or data values at continuous discrete times t k (k is a positive integer), and R i (t k ) And R j (t k ) are preferably calculated by an expression that is the effective data ratio in the discrete time t k .
また、上記の発明は、前記光計測部が光学顕微鏡を含み、前記測定ポイントが前記光学顕微鏡の対物レンズの焦点領域であることが好ましい。 In the invention described above, it is preferable that the optical measurement unit includes an optical microscope, and the measurement point is a focal region of an objective lens of the optical microscope.
また、上記の発明は、前記相関関数値が前記時系列データの自己相関関数であることが好ましい。 In the above invention, the correlation function value is preferably an autocorrelation function of the time series data.
また、上記の発明は、前記光分析部が少なくとも二つの時系列データを構成し、前記相関関数値が前記少なくとも二つの時系列データの相互相関関数であることが好ましい。 In the invention described above, it is preferable that the optical analysis unit constitutes at least two time-series data, and the correlation function value is a cross-correlation function of the at least two time-series data.
また、上記の発明は、前記光学顕微鏡がレーザー走査型共焦点光学顕微鏡の光学系を有し、前記試料に於けるレーザー光を照射した少なくとも一つの部位が前記測定ポイントとされることが好ましい。 In the invention described above, it is preferable that the optical microscope has an optical system of a laser scanning confocal optical microscope, and at least one portion irradiated with laser light in the sample is set as the measurement point.
また、上記の発明は、一つの前記測定ポイントに於いて複数の波長帯域の放射光を計測し、それぞれの前記波長帯域の前記時系列データを構成することが好ましい。 In the invention described above, it is preferable that the radiation light of a plurality of wavelength bands is measured at one measurement point, and the time-series data of each wavelength band is configured.
また、上記の発明は、前記放射光が蛍光であることが好ましい。 In the above invention, the emitted light is preferably fluorescent.
また、上記の発明は、前記光学顕微鏡がレーザー共焦点光学顕微鏡の光学系を有し、複数の波長帯域のレーザー光を順々にあるいは同時に前記試料へ照射することにより、複数の波長帯域の放射光が計測され、それぞれの前記波長帯域の前記時系列データを構成することが好ましい。 In the invention described above, the optical microscope has an optical system of a laser confocal optical microscope, and the laser beam in a plurality of wavelength bands is irradiated to the sample sequentially or simultaneously to emit radiation in a plurality of wavelength bands. It is preferable that light is measured and the time-series data of each wavelength band is configured.
本発明の方法及び装置によれば、複数の測定ポイント又は複数の波長帯域の放射光を計測し相関分光分析を実行する方法又は装置に於いて、計測値またはデータ値の信号処理又は演算処理負担を軽減することができるという効果を奏する。 According to the method and apparatus of the present invention, in the method or apparatus for measuring a plurality of measurement points or radiated light of a plurality of wavelength bands and performing correlation spectroscopy analysis, the signal processing or calculation processing burden of measurement values or data values There is an effect that can be reduced.
本実施形態の、相関分光分析方法および相関分光分析装置について説明する。 The correlation spectroscopy analysis method and correlation spectroscopy analyzer of this embodiment will be described.
本実施形態の相関分光分析方法は、試料からの放射光の強度を計測し該放射光の時系列データの相関関数を算出する相関分光分析方法であって、試料に於ける少なくとも一つの測定ポイントからの放射光の強度を連続した複数の離散時間に於いて計測する過程と、上記の少なくとも一つの測定ポイントに於いて計測された放射光の強度に基づいて相関関数値を算出する過程とを含み、放射光の強度に基づいて相関関数値を算出する過程が、放射光の強度の値である計測値からなる時系列データを抽出する過程と、時系列データに於いて有効な値を有する有効データ値を決定する過程と、複数の計測値を一単位として、時系列データを分割する過程と、一単位に含まれる計測値を合算することによってデータ値を得る過程と、データ値から時系列データを再構成する過程と、各々のデータ値について、該データ値を得るために合算した計測値の個数に対する、該計測値の中で有効データ値である計測値の個数の割合である有効データ割合を決定する過程と、再構成された時系列データと有効データ割合に基づいて、相関関数値を算出する過程とを含む。 The correlation spectroscopic analysis method of this embodiment is a correlation spectroscopic analysis method for measuring the intensity of radiated light from a sample and calculating a correlation function of time-series data of the radiated light, at least one measurement point in the sample A process of measuring the intensity of radiated light from a plurality of continuous discrete times, and a process of calculating a correlation function value based on the intensity of radiated light measured at at least one measurement point. Including the process of calculating the correlation function value based on the intensity of the synchrotron radiation, the process of extracting the time series data composed of the measurement values that are the intensity values of the synchrotron radiation, and the effective value in the time series data The process of determining valid data values, the process of dividing time series data using multiple measurement values as a unit, the process of obtaining data values by adding the measurement values contained in one unit, and the time from the data values system The process of reconstructing data, and for each data value, the effective data that is the ratio of the number of measurement values that are valid data values to the number of measurement values combined to obtain the data value A process of determining a ratio, and a process of calculating a correlation function value based on the reconstructed time-series data and the effective data ratio.
かかる構成に於いて、計測される「放射光」は、典型的には、蛍光であるが、りん光、化学発光又は生物発光、或いは、散乱光であってもよい。試料からの放射光の強度は、好適には、光学顕微鏡を用いて計測され、光学顕微鏡の対物レンズの焦点領域が、上記の測定ポイントとなる。また、相関関数値は、少なくとも一つの時系列データの自己相関関数又は少なくとも二つの時系列データの相互相関関数のいずれであってもよい。 In such a configuration, the “radiated light” to be measured is typically fluorescence, but may be phosphorescence, chemiluminescence or bioluminescence, or scattered light. The intensity of the emitted light from the sample is preferably measured using an optical microscope, and the focal region of the objective lens of the optical microscope is the measurement point. The correlation function value may be either an autocorrelation function of at least one time series data or a cross correlation function of at least two time series data.
また、上記の構成に於いて、相関関数値は、好適には、所謂「マルチプルτ方式」にて算出されるようになっていてよい。従って、相関関数値は、必ずしも、その相関関数値の遅延時間の全域に亙って放射光強度の計測値の時間分解能と同一の時間分解能にて算出される必要はない。 In the above configuration, the correlation function value may be preferably calculated by a so-called “multiple τ method”. Therefore, the correlation function value does not necessarily have to be calculated with the same time resolution as the time resolution of the measurement value of the emitted light intensity over the entire delay time of the correlation function value.
また、一単位に含まれる計測値の数を適当に設定することによって、時間分解能が適当に設定された態様にて算出される。 In addition, by appropriately setting the number of measurement values included in one unit, the time resolution is calculated in an appropriately set manner.
即ち、データ値が一つの計測値に対応して設定される場合には、相関関数値は、計測時と同一の時間分解能にて算出される。一方、データ値が二つ以上の計測値の合算であるときには、相関関数値は、計測時よりも低い時間分解能にて且つ少ない演算量にて算出されることとなる。 That is, when the data value is set corresponding to one measurement value, the correlation function value is calculated with the same time resolution as at the time of measurement. On the other hand, when the data value is the sum of two or more measurement values, the correlation function value is calculated with a lower time resolution and a smaller amount of calculation than during measurement.
このように、一単位に含まれる計測値を合算することによってデータ値を得た上で、複数のデータ値から時系列データを再構成する。 Thus, after obtaining the data value by adding the measurement values included in one unit, the time series data is reconstructed from a plurality of data values.
なお、既に触れたように、相関関数値の遅延時間が大きいときには、相関関数値を高い時間分解能にて算出する必要性は低くなる。従って、相関関数値の遅延時間が大きいときの再構成された時系列データに含まれるデータ値の数は、相関関数値の遅延時間が小さいときに比して、小さくされるようになっていてよい。これにより、不必要に高い時間分解能にて相関関数値を算出することが排除され、演算処理を低減することが可能となる。 As already mentioned, when the delay time of the correlation function value is large, the necessity for calculating the correlation function value with high time resolution is low. Therefore, the number of data values included in the reconstructed time series data when the delay time of the correlation function value is large is made smaller than when the delay time of the correlation function value is small. Good. As a result, the calculation of the correlation function value with an unnecessarily high time resolution is eliminated, and the arithmetic processing can be reduced.
更に、上記の構成に於いては、時系列データに於いて有効な値を有する有効データ値が決定される。そして、各々のデータ値について、該データ値を得るために合算した計測値の個数に対する、当該計測値の中で有効データ値である計測値の個数の割合が決定される。このように決定された割合が、有効データ割合である。 Furthermore, in the above configuration, valid data values having valid values in the time series data are determined. Then, for each data value, the ratio of the number of measurement values that are valid data values in the measurement value to the number of measurement values added to obtain the data value is determined. The ratio determined in this way is the effective data ratio.
そして、かかる有効データ割合が相関関数値の算出に於いて考慮される。かかる有効データ割合は、データ値に於ける有効なデータ値の割合を考慮できるようにする数値である。 The effective data ratio is taken into account in calculating the correlation function value. The effective data ratio is a numerical value that allows the ratio of the effective data value in the data value to be considered.
かかる相関関数の算出に於いては、重み係数値及び重み係数列を準備する過程が排除され、これにより、相関関数値の算出に要する演算処理の低減が図られることとなる。 In the calculation of the correlation function, the process of preparing the weighting coefficient value and the weighting coefficient string is eliminated, thereby reducing the arithmetic processing required for calculating the correlation function value.
なお、時系列データに於いて有効な値を有する有効データ値を決定する際に、有効データ値として決定されない計測値が０とされるようになっていてよい。これにより、より精度よく相関関数値が得られることとなる。 Note that when determining an effective data value having an effective value in time-series data, a measurement value that is not determined as an effective data value may be set to zero. As a result, the correlation function value can be obtained with higher accuracy.
相関関数値を算出する式の具体例については、後述する。 A specific example of an expression for calculating the correlation function value will be described later.
かくして、上記の実施形態の構成によれば、従前に比して演算処理量が低減することができる。この際、時系列の計測値又は時系列データに於いて、データ欠損や異常値など有効でない計測値が含まれていても適切に相関関数値が算出される。 Thus, according to the configuration of the above-described embodiment, the amount of calculation processing can be reduced as compared with the prior art. At this time, the correlation function value is appropriately calculated even if the time-series measurement value or the time-series data includes invalid measurement values such as missing data or abnormal values.
また、特許文献２では、欠損データや異常データなどは、真のデータと区別するために、重み係数を用いて表記した上でデータ再構成を行い、かつ、重み係数の再構成を行っている。つまり、相関関数値を算出する際に、それぞれの異なる遅延時間に対して、重み係数は徐々に変化していく。また、重み係数を再構成する際、遅延時間が大きい部分が、遅延時間が小さい部分の結果を継承する。したがって、その処理には時間がかかる上、アルゴリズムが複雑になってしまう。 Further, in Patent Document 2, in order to distinguish missing data, abnormal data, and the like from true data, data is reconstructed after being described using a weighting factor, and the weighting factor is reconstructed. . That is, when calculating the correlation function value, the weighting coefficient gradually changes for each different delay time. Further, when the weighting coefficient is reconfigured, the part with the large delay time inherits the result of the part with the small delay time. Therefore, the processing takes time and the algorithm becomes complicated.
しかしながら、本実施の形態では、データの再構成が行われたとしても、その再構成されたデータが意味する「有効データ割合」は、常にデータの再構成が行われる前のデータ（元データ：オリジナルデータ）が基準となる。つまり、有効データ割合は、データ再構成による「有効データ割合の再構成」が行われない。これにより、単に元データを基準に（再構成に使われた有効データ数/再構成に使われた全体データ数を）計算することによって、相関関数値を算出することができる。 However, in this embodiment, even if data is reconfigured, the “effective data ratio” that is meant by the reconfigured data is always the data before the data is reconfigured (original data: Original data) is the standard. In other words, the effective data ratio is not “reconstructed from the effective data ratio” by data reconstruction. Thus, the correlation function value can be calculated simply by calculating based on the original data (the number of valid data used for reconstruction / the total number of data used for reconstruction).
従って、本実施の形態に於いて、例えば、次の（１）又は（２）の場合など、各測定ポイント又は各波長帯域の放射光の強度の計測が間欠的に為される場合に上記の本実施形態の相関関数値の算出が有利に適用することが可能となる。 Therefore, in the present embodiment, for example, in the case of the following (1) or (2), when the measurement of the intensity of the radiated light at each measurement point or each wavelength band is intermittently performed, The calculation of the correlation function value of the present embodiment can be advantageously applied.
（１）放射光の強度を計測する過程に於いて、複数の測定ポイントにて放射光の強度が計測され、測定ポイントの各々に於ける放射光の強度の計測が所定時間毎に順々に実行される場合。 (1) In the process of measuring the intensity of the emitted light, the intensity of the emitted light is measured at a plurality of measurement points, and the intensity of the emitted light at each of the measurement points is sequentially measured every predetermined time. When executed.
（２）放射光の強度を計測する過程に於いて、一つ又はそれ以上の測定ポイントに於いて複数の波長帯域の放射光の強度が計測され、複数の波長帯域の各々に於ける放射光の強度の計測が所定時間毎に順々に実行される場合。 (2) In the process of measuring the intensity of the emitted light, the intensity of the emitted light in a plurality of wavelength bands is measured at one or more measurement points, and the emitted light in each of the plurality of wavelength bands. When the intensity measurement is performed in sequence at predetermined intervals.
また、本実施形態の相関関数値を算出するにあたっては、一つの測定ポイントからの放射光の強度を連続的に計測する場合にも適用することが可能である。 Further, the calculation of the correlation function value of the present embodiment can be applied to the case where the intensity of the emitted light from one measurement point is continuously measured.
また、特に、上記の実施の形態の場合について、放射光の強度がレーザー走査型共焦点光学顕微鏡の光学系を有する光学顕微鏡により計測される場合には、試料に於けるレーザー光を照射した少なくとも一つの部位が測定ポイントとされる。 In particular, in the case of the above-described embodiment, when the intensity of the emitted light is measured by an optical microscope having an optical system of a laser scanning confocal optical microscope, at least the laser light irradiated on the sample is irradiated. One part is taken as a measurement point.
これにより、測定ポイント毎の時系列データが測定できればよい。或いは、複数の波長帯域のレーザー光を順々に試料へ照射することにより、複数の波長帯域の放射光が計測され、それぞれの波長帯域の時系列データが測定されてもよい。 Thus, it is only necessary to measure time-series data for each measurement point. Alternatively, by irradiating a sample with laser beams of a plurality of wavelength bands in order, the emitted light of a plurality of wavelength bands may be measured, and time-series data of each wavelength band may be measured.
レーザー走査型共焦点光学顕微鏡の場合、レーザー光の照射部位は、対物レンズの視野内に於いて任意に移動できる。 In the case of a laser scanning confocal optical microscope, the irradiation site of the laser beam can be arbitrarily moved within the field of view of the objective lens.
従って、本実施形態の構成に於いて、レーザー走査型共焦点光学顕微鏡を使用する場合には、対物レンズの視野内に於いて任意の一つの部位又は複数の部位の放射光の強度の相関関数値を取得できる。 Therefore, in the configuration of the present embodiment, when a laser scanning confocal optical microscope is used, the correlation function of the intensity of radiated light at any one site or a plurality of sites within the field of view of the objective lens. You can get the value.
また、レーザー走査型共焦点光学顕微鏡の励起光を複数の波長帯域にて選択可能な場合には、対物レンズの視野内に於いて任意の一つの部位又は複数の部位に於ける複数の波長帯域の放射光の強度の自己相関関数値又は相互相関関数値が得られる。 In addition, when the excitation light of the laser scanning confocal optical microscope can be selected in a plurality of wavelength bands, a plurality of wavelength bands in any one part or a plurality of parts in the field of view of the objective lens The autocorrelation function value or the cross-correlation function value of the intensity of the emitted light is obtained.
上記の本実施形態の方法は、下記の本実施形態による光分析装置により実行することが可能である。 The method of the present embodiment described above can be executed by the optical analyzer according to the present embodiment described below.
本実施形態の試料からの放射光の強度を計測し該放射光の時系列データの相関関数を算出する相関分光分析を実行する光分析装置は、試料に於ける一つの測定ポイントからの放射光の強度を連続して計測する光計測部、あるいは少なくも一つ以上の測定ポイントからの放射光の強度を測定ポイントごとに切り替えながら放射光の強度を連続して計測する光計測部と、少なくとも一つの測定ポイントに於いて計測された放射光の強度に基づいて相関関数値を算出する光分析部とを含み、光分析部が、放射光の強度の値である計測値からなる時系列データを抽出する手段と、時系列データに於いて有効な値を有する有効データ値を決定する手段と、複数の計測値を一単位として、時系列データを分割する手段と、一単位に含まれる計測値を合算することによってデータ値を得る手段と、データ値から時系列データを再構成する手段と、各々のデータ値について、該データ値を得るために合算した計測値の個数に対する、該計測値の中で有効データ値である計測値の個数の割合である有効データ割合を決定する手段と、再構成された時系列データと有効データ割合に基づいて、相関関数値を算出する手段とを含む。かかる構成に於いて、放射光は、典型的には、蛍光であってよい。 An optical analyzer that performs correlation spectroscopy analysis that measures the intensity of radiated light from a sample according to the present embodiment and calculates a correlation function of time-series data of the radiated light is a radiated light from one measurement point in the sample. An optical measurement unit that continuously measures the intensity of the light, or an optical measurement unit that continuously measures the intensity of the emitted light while switching the intensity of the emitted light from at least one measurement point for each measurement point, and at least A time-series data comprising a measured value that is a value of the intensity of the radiated light, and a light analysis unit that calculates a correlation function value based on the intensity of the radiated light measured at one measurement point , Means for determining effective data values having an effective value in time series data, means for dividing time series data with a plurality of measurement values as one unit, and measurement included in one unit Add values together Means for obtaining data values, means for reconstructing time-series data from the data values, and for each data value, the number of the measured values added to obtain the data value is valid among the measured values. Means for determining an effective data ratio that is a ratio of the number of measurement values that are data values; and means for calculating a correlation function value based on the reconstructed time-series data and the effective data ratio. In such a configuration, the emitted light may typically be fluorescent.
上記の本実施形態の装置に於ける光分析部にて算出される相関関数値は、本実施形態の方法の場合と同様に、少なくとも一つの時系列データの自己相関関数或いは少なくとも二つの時系列データの相互相関関数のいずれであってもよい。 The correlation function value calculated by the optical analysis unit in the above-described apparatus of the present embodiment is the autocorrelation function of at least one time series data or at least two time series as in the case of the method of the present embodiment. Any of cross-correlation functions of data may be used.
また、時系列データの再構成については、相関関数値の遅延時間が大きいときの再構成された時系列データに含まれるデータ値の数を、相関関数値の遅延時間が小さいときに比して、小さくしてよい。これにより、相関関数値の演算処理を低減できる。 In addition, regarding the reconstruction of time series data, the number of data values included in the reconstructed time series data when the delay time of the correlation function value is large is compared to when the delay time of the correlation function value is small. You can make it smaller. Thereby, the calculation process of a correlation function value can be reduced.
また、好適には、有効データ値を決定する手段は、有効データ値として決定されない計測値を０に設定する。 Preferably, the means for determining an effective data value sets a measured value that is not determined as an effective data value to 0.
本実施形態の光分析装置の光計測部について、光計測部が光学顕微鏡を含む場合、測定ポイントは、光学顕微鏡の対物レンズの焦点領域であってよい。また、本実施形態の装置に於いては、本実施形態の方法の場合と同様に、或る相関関数値を算出する時系列データを構成する放射光の計測値またはデータ値が間欠的であってもよい。 About the optical measurement part of the optical analyzer of this embodiment, when an optical measurement part contains an optical microscope, a measurement point may be a focus area | region of the objective lens of an optical microscope. Further, in the apparatus of the present embodiment, as in the case of the method of the present embodiment, the measurement value or data value of the radiated light constituting the time series data for calculating a certain correlation function value is intermittent. May be.
従って、光計測部は、複数の測定ポイントにて所定時間毎に順々に放射光の強度を計測してもよい。或いは、一つ又はそれ以上の測定ポイントに於いて複数の波長帯域の放射光の強度を所定時間毎に順々に計測してもよい。 Therefore, the light measurement unit may measure the intensity of the emitted light in order at predetermined time intervals at a plurality of measurement points. Or you may measure the intensity | strength of the emitted light of a several wavelength band in order for every predetermined time in one or more measurement points.
更に、光計測部がレーザー走査型共焦点光学顕微鏡の光学系を有する光学顕微鏡である場合、試料に於けるレーザー光を照射した少なくとも一つの部位を測定ポイントとしてもよい。或いは、複数の波長帯域のレーザー光を順々に試料へ照射することにより、複数の波長帯域の放射光が計測され、それぞれの波長帯域の上記時系列データを測定してもよい。 Furthermore, when the optical measurement unit is an optical microscope having an optical system of a laser scanning confocal optical microscope, at least one portion irradiated with laser light in the sample may be used as a measurement point. Alternatively, the sample may be irradiated with laser light of a plurality of wavelength bands in order to measure the emitted light of a plurality of wavelength bands, and the time-series data of each wavelength band may be measured.
本実施形態の構成によれば、放射光の強度の相関関数値を算出する際に、有効データ割合を用いることによって、演算処理量を従前に比して低減した態様にて、放射光の強度の計測値がすべて有効データ値であっても、あるいは、データ欠損や異常なデータが存在していても、その影響を排除して相関関数値を取得することが可能となる。 According to the configuration of the present embodiment, when calculating the correlation function value of the intensity of the emitted light, the intensity of the emitted light is used in a manner in which the amount of calculation processing is reduced as compared with the prior art by using the effective data ratio. Even if all the measured values are valid data values, or even if there is data loss or abnormal data, it is possible to obtain the correlation function value by eliminating the influence.
従って、一つの測定ポイント、または複数の測定ポイント及び／又は複数の波長帯域の放射光の強度の計測を逐次順々に実行して得た間欠的な計測値からでも、精度よく相関関数値を算出することが可能となる。 Therefore, the correlation function value can be obtained with high accuracy even from intermittent measurement values obtained by sequentially executing the measurement of the intensity of the emitted light of one measurement point or a plurality of measurement points and / or a plurality of wavelength bands. It is possible to calculate.
また、本実施形態の構成によれば、種々の計測パターンにより得られた放射光の強度の相関関数値の取得が可能となり、かかる相関関数値から得られる情報に基づいて、任意の空間的位置のパラメータ評価、比較、イメージングなどを行うことができる。 Further, according to the configuration of the present embodiment, it is possible to obtain the correlation function value of the intensity of the radiated light obtained by various measurement patterns, and based on the information obtained from the correlation function value, an arbitrary spatial position Parameter evaluation, comparison, imaging, and the like can be performed.
以下に添付の図を参照しつつ、本発明の幾つかの好ましい実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, some preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
なお、以下の実施形態に於いては、レーザー走査型共焦点蛍光顕微鏡の光学系を有する蛍光分光分析装置に組み込まれた相関分光分析装置について説明されている。しかしながら、本発明の概念は、その他の形式の光学系を含む光分析装置に適用されてもよく、そのような場合も本発明の範囲に属する。 In the following embodiments, a correlation spectroscopic analysis apparatus incorporated in a fluorescence spectroscopic analysis apparatus having an optical system of a laser scanning confocal fluorescence microscope is described. However, the concept of the present invention may be applied to an optical analyzer including other types of optical systems, and such a case also belongs to the scope of the present invention.
また、以下の説明に於いては、試料として、蛍光標識された試料が用いられる場合について説明されている。従って、放射光は、励起光が照射されて発せられる蛍光として記載されるが、試料からの放射光は、りん光、散乱光、化学発光、生物発光等であってよい。また、照射光は、それらの放射光を発生又は誘発する光であってよい。 Further, in the following description, a case where a fluorescently labeled sample is used as the sample is described. Therefore, although the emitted light is described as fluorescence emitted when irradiated with excitation light, the emitted light from the sample may be phosphorescence, scattered light, chemiluminescence, bioluminescence, or the like. The irradiation light may be light that generates or induces the emitted light.
装置の構成
図１Ａは、一つの好ましい実施形態によるレーザー走査型共焦点蛍光顕微鏡の光学系を有する蛍光分光分析装置（光分析装置）１０の構成を模式的に示したものである。
Configuration of Apparatus FIG. 1A schematically shows a configuration of a fluorescence spectroscopic analysis apparatus (an optical analysis apparatus) 10 having an optical system of a laser scanning confocal fluorescence microscope according to one preferred embodiment.
光分析装置１０は、励起光学系と、光検出系と、計測制御系（光計測部）と、分析制御系（光分析部）とを備える。
The
励起光学系は、蛍光標識された分子を含む試料Ｓに対して励起光を照射する。光検出系は、試料Ｓからの蛍光を検出する。計測制御系（光計測部）は、励起光学系及び光検出系の作動制御を行う。分析制御系（光分析部）は、光検出系にて検出された蛍光の解析又は分析を行う。 The excitation optical system irradiates the sample S containing fluorescently labeled molecules with excitation light. The light detection system detects fluorescence from the sample S. The measurement control system (light measurement unit) controls the operation of the excitation optical system and the light detection system. The analysis control system (light analysis unit) analyzes or analyzes the fluorescence detected by the light detection system.
なお、試料Ｓは、典型的には、図示していないセル内に注入された溶液あるいは細胞であってよい。 Note that the sample S may typically be a solution or a cell injected into a cell (not shown).
光分析装置１０は、多重光照射−多重光検出型で構成されている。すなわち、励起光学系は、複数のレーザー光源Ｌａ〜ｎを備え、光検出系は、受光器ＡＰＤａ〜ｎを備える。複数のレーザー光源Ｌａ〜ｎは、複数の互いに異なる波長帯域又は波長特性の励起光を照射する。また、受光器ＡＰＤａ〜ｎは、複数の互いに異なる波長帯域又は波長特性の放射光を別々に検出する。ただし、光分析装置１０は、レーザー光源及び／又は受光器を、それぞれ一つずつで備えていてもよく、多重光照射−多重光検出型に限定されない。
The
複数のレーザー光源Ｌａ〜ｎから出射された励起光は、各々、図示していないビームエキスパンダーを介して拡大され、レンズ１２ａ〜ｎにて平行光にされる。当該平行光は、その後、ダイクロイックミラー１４ａ〜ｎ、１５及びガルバノミラー１６を経て、対物レンズ１８により、試料Ｓ中の或る一つの点領域にて焦点を結ぶ（集光される）。
Excitation light emitted from the plurality of laser light sources La to n is expanded through a beam expander (not shown), and is converted into parallel light by
なお、図１Ａでは、２つのレーザー光源が示されているが、その数は、任意であってよい。また、下記の受光器ＡＰＤの場合も同様である。 In FIG. 1A, two laser light sources are shown, but the number thereof may be arbitrary. The same applies to the following photoreceiver APD.
かかる励起光が焦点を結ぶ点領域（通常、光の波長程度の幅の領域）は、本実施形態の光分析装置の放射光の計測領域、即ち、測定ポイントとなる。そして、その領域内に蛍光標識された分子が進入すると、蛍光標識が励起光により励起され、蛍光が発せられる。 A point region where the excitation light is focused (usually a region having a width of about the wavelength of the light) serves as a measurement region of the radiated light of the optical analyzer of the present embodiment, that is, a measurement point. When a fluorescently labeled molecule enters the region, the fluorescent label is excited by excitation light and emits fluorescence.
レーザー光源は、蛍光分光分析の分野に於いて又は共焦点蛍光顕微鏡に於いて、通常使用されている形式のＹＡＧレーザー、アルゴンレーザー、Ｈｅ−Ｎｅレーザー等であってよい。また、励起光の波長は、４００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲の任意の値であってよい。 The laser light source may be a YAG laser, an argon laser, a He—Ne laser, etc. of the type normally used in the field of fluorescence spectroscopy or in a confocal fluorescence microscope. Moreover, the wavelength of excitation light may be any value in the range of 400 nm to 600 nm.
また、ダイクロイックミラー１４ａ〜ｎは、図に於いて、上方から到来する光を透過し、右方から到来する光を反射するよう適宜調製されたものであってよい。
Further, in the drawing, the
また、ダイクロイックミラー１４ｎは、通常のミラーであってもよい。ダイクロイックミラー１５は、図に於いて上方から到来する励起光を反射し、後に説明するように、試料からの蛍光を透過させる。
Further, the
上記の如く励起光が照射されることにより試料Ｓから発せられた蛍光（の一部）は、対物レンズ１８により集光され、ガルバノミラー１６で偏向され、ダイクロイックミラー１５を透過した後、レンズ２０によりピンホール２２にて焦点を結ぶように集光される。
The fluorescence emitted from the sample S by being irradiated with the excitation light as described above is collected by the
ピンホール２２に於いては、そこで結像した光のみ通過し、対物レンズ１８の焦点領域（観察領域）以外からの光は遮断されるので、ピンホール２２を通過した後の光は、実質的に、焦点領域から発せられた光のみとなる（共焦点顕微鏡の原理）。
In the
かくして、ピンホール２２を透過した光は、更にレンズ２４を通過した後、ダイクロイックミラー２６ａ〜ｎとバンドパスフィルタ２８ａ〜ｎにより、その蛍光の波長に依存して選択的に分割され、受光器ＡＰＤａ〜ｎへ向けて配向され、受光器ＡＰＤａ〜ｎの各々の受光面（図示せず）に入射される。
Thus, the light transmitted through the
そして、各受光器ＡＰＤａ〜ｎは、その入射した光の強度に応じた（強度の関数とした）大きさの電気信号Ｍａ〜Ｍｎを生成し、下記に説明される電子制御装置５０に送出する。即ち、上記の対物レンズ１８から受光器ＡＰＤまで光学要素が光検出系を構成する。
Then, each of the light receivers APDi to n generates electric signals Ma to Mn having a magnitude (as a function of intensity) corresponding to the intensity of the incident light, and sends it to the
なお、ここで、各受光器ＡＰＤａ〜ｎは、各々対応するダイクロイックミラー２６ａ〜ｎで反射され、バンドパスフィルタ２８ａ〜ｎを透過する波長を受光することになるので、各受光器は、互いに異なる波長帯域の光を受光する。受光器ＡＰＤは、典型的には、蛍光分光分析又は共焦点蛍光顕微鏡に於いて、通常使用されているアバランシェフォトダイオードであってよい。
Here, each of the light receivers APDi to n is reflected by the corresponding
ところで、既に触れたように、光分析装置１０の光学系は、所謂「レーザー走査型共焦点光学顕微鏡」の光学系である。従って、ガルバノミラー１６の、光軸の位置を自在に変化させることにより、対物レンズの視野内の（Ｘ−Ｙ軸方向の）任意の位置にレーザーを集光することが可能である。また、対物レンズ１８の光軸方向（Ｚ軸）を移動させることにより、レーザー光源の集光位置、即ち、測定ポイントをＺ軸方向にも変更することが可能である。
By the way, as already mentioned, the optical system of the
従って、測定ポイントの位置は、蛍光の計測中に於いて、視野内の任意の位置に設定し且つ変更することができる。 Therefore, the position of the measurement point can be set and changed to an arbitrary position in the field of view during fluorescence measurement.
例えば、図１Ｂに例示されている如く、蛍光の計測中に、励起光の集光位置を、Ｘ−Ｙ面内に於いて、α、β、γ、δを順々に変更し、それぞれの位置から発せられる蛍光を順々に計測することとしてよい。 For example, as illustrated in FIG. 1B, during the fluorescence measurement, the collection position of the excitation light is changed in order in the XY plane by changing α, β, γ, and δ in order. The fluorescence emitted from the position may be measured sequentially.
また、図１Ｃの如く、対物レンズを光軸方向（Ｚ軸）に移動させることにより、測定ポイントをＺ軸方向にも変更することが可能である。従って、例えば、試料中の或る細胞に於ける任意の部位α、β、γ、δの蛍光強度を順々に計測することとしてよい。 Further, as shown in FIG. 1C, the measurement point can be changed in the Z-axis direction by moving the objective lens in the optical axis direction (Z-axis). Therefore, for example, the fluorescence intensities at arbitrary sites α, β, γ, and δ in a certain cell in the sample may be sequentially measured.
ガルバノミラー１６及び対物レンズのＺ軸駆動機構（図示せず）の作動は、公知の任意の形式にて、後に説明する電子制御装置５０により制御されてよい。
The operations of the
更に、光分析装置１０は、複数のレーザー光源を備えているため、複数の波長帯域の励起光のうちの一つを選択的に試料へ照射し、複数の波長帯域の蛍光のうちの一つを選択的に計測できる。かかる計測される蛍光の波長帯域（つまり、励起光の波長帯域）の選択は、蛍光の計測中に任意のタイミングで実行されてよい。
Further, since the
例えば、蛍光波長帯域λｅｍα、λｅｍβ、λｅｍγ、λｅｍδを計測する場合には、それぞれの波長帯域の蛍光を生じせしめる励起光λｅｘα、λｅｘβ、λｅｘγ、λｅｘδを順々に所定時間ずつ試料に照射する。そして、これに同期して、一つ又は複数の受光器により、蛍光波長帯域λｅｍα、λｅｍβ、λｅｍγ、λｅｍδを計測してよい。 For example, when measuring the fluorescence wavelength bands λ em α, λ em β, λ em γ, and λ em δ, excitation light λ ex α, λ ex β, λ ex γ, The sample is irradiated with λ ex δ sequentially for a predetermined time. In synchronization with this, the fluorescence wavelength bands λ em α, λ em β, λ em γ, and λ em δ may be measured by one or a plurality of light receivers.
試料に照射する励起光の選択は、電子制御装置５０からの制御指令により、レーザー光源Ｌａ〜ｎの作動を選択的にｏｎ又はｏｆｆにしてよい。
The selection of the excitation light to irradiate the sample may selectively turn on or off the operation of the laser light sources La to n according to a control command from the
また、レーザー光の光路中の各々にシャッタ３０ａ〜ｎを設けて、かかるシャッタ（例えば、音響光学素子（ＡＯＴＦ）、液晶フィルタ等）を選択的に開閉してよい。
Further,
或いは、透過波長の選択可能なＡＯＴＦを全ての励起光が合流した後の励起光路に配置し、電子制御装置５０の制御指令に基づいて透過波長、即ち、試料Ｓに到達される光の波長が選択されてよい。受光器ＡＰＤａ〜ｎの作動についても、励起光の波長選択に同期して電子制御装置５０により制御されてよい。
Alternatively, an AOTF whose transmission wavelength can be selected is arranged in the excitation light path after all the excitation light has merged, and the transmission wavelength, that is, the wavelength of the light reaching the sample S is determined based on the control command of the
上記の如く、電子制御装置５０は、各受光器ＡＰＤａ〜ｎからの電気信号（検出信号）の受信、測定ポイントの設定・変更、試料に照射する励起光と計測する蛍光の波長の選択制御等を行う。
As described above, the
電子制御装置５０は、通常の形式の、コンピュータであってよい。例えば、当該コンピュータは、双方向コモン・バスにより相互に連結されたＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等の記憶装置、入出力ポート装置及びそれらの駆動回路を有し、ＲＯＭ又はその他の記憶装置に記憶された制御プログラム（使用者の設定入力が適宜できるようになっていてよい。）に従って動作する。
The
電子制御装置５０は、計測制御系及び解析制御系として機能し、レーザー、シャッタ及び／又は受光器のｏｎ／ｏｆｆ、ガルバノミラーの角度、対物レンズＺ軸駆動機構（不図示）の高さをそれぞれ制御する。
The
また、電子制御装置５０は、受信した複数の電気信号の各々にノイズ除去及び／又はＡ／Ｄ変換処理を施した後、それらの複数の信号を用いて、種々の信号解析・演算処理、例えば、蛍光相関分光分析、蛍光相互相関分光分析に従った相関関数の演算を実行する。
In addition, the
また、光分析装置１０には、モニタ５２が接続され、モニタ５２上には、上記に述べた各種の制御の設定・状態、蛍光強度の計測値またはデータ値、蛍光強度から算出された相関関数値が任意の形式で表示されてよい。
In addition, a monitor 52 is connected to the
装置の作動と相関分光分析
光分析装置１０は、蛍光相関分光分析と蛍光相互相関分光分析が実行可能である。蛍光相関分光分析では、微小の蛍光観察領域をブラウン運動により通過する分子の移動（並進運動）の速さが観測される。
Device Operation and Correlation Spectroscopy The
分子の並進運動の速さは、測定された蛍光強度の時間を変数とした自己相関関数の形状に反映される。分子の並進運動の速さの指標としては、測定開始時から自己相関関数の値が半分になるまでの時間の長さ（並進拡散時間）が用いられる。分子の移動は、分子の大きさが大きいほど、遅くなるので、並進拡散時間が長くなる。 The speed of the translational movement of the molecule is reflected in the shape of the autocorrelation function with the time of the measured fluorescence intensity as a variable. As an index of the translational speed of the molecule, the length of time (translational diffusion time) from the start of measurement until the autocorrelation function value is halved is used. Since the movement of the molecule becomes slower as the size of the molecule becomes larger, the translational diffusion time becomes longer.
一方、蛍光相互相関分光分析では、二つの発光波長の異なる蛍光標識が微小の蛍光観察領域をブラウン運動により通過する際に、各々の標識の蛍光強度の変化から二つの蛍光標識の運動に相関があるか否かを判定することができる。 On the other hand, in fluorescence cross-correlation spectroscopy, when two fluorescent labels with different emission wavelengths pass through a small fluorescence observation region by Brownian motion, the change in fluorescence intensity of each label correlates with the movement of the two fluorescent labels. It can be determined whether or not there is.
もし蛍光標識が一つの結合分子に存在する場合には、二つの蛍光強度の変化が一体的に変化するが、蛍光標識が別々の結合分子に存在する場合には、二つの蛍光強度の変化は、独立に変化することとなる。蛍光標識が一つの結合分子に乗っているか否かは、二つの蛍光強度の相互相関関数から判定することができる。 If the fluorescent label is present on one binding molecule, the change in the two fluorescence intensities changes together, but if the fluorescent label is present on a separate binding molecule, the change in the two fluorescence intensities is Will change independently. Whether or not the fluorescent label is on one binding molecule can be determined from the cross-correlation function of the two fluorescent intensities.
いずれの分析方法の場合も、基本的には、一つ又はそれ以上の測定ポイントに於ける試料からの一つ又はそれ以上の波長帯域の蛍光の強度を、ディジタル化した態様にて、即ち、連続した複数の離散時間に於いて計測する。そして、少なくとも一つの測定ポイントの時系列の計測値を取得し、しかる後に、取得された時系列の計測値を用いて、自己相関関数又は相互相関関数の値が算出される。 In any analysis method, basically, the intensity of the fluorescence of one or more wavelength bands from the sample at one or more measurement points is digitized, ie, Measure in a series of discrete times. Then, a time-series measurement value of at least one measurement point is acquired, and then an autocorrelation function or a cross-correlation function value is calculated using the acquired time-series measurement value.
以下、かかる本実施形態の装置を用いた試料の蛍光計測と、かかる計測で得られた蛍光強度値の相関関数の算出について説明する。 Hereinafter, fluorescence measurement of a sample using the apparatus of the present embodiment and calculation of a correlation function of fluorescence intensity values obtained by such measurement will be described.
計測モード
図１Ａの光分析装置１０に於いて、蛍光強度の計測は、概して、下記の態様（計測モード）にて実行可能である。
Measurement Mode In the
（１）１点１波長計測−一つの測定ポイントにて一つの波長帯域の蛍光強度を計測
このモードは、従前と同様の態様であり、レーザー光源Ｌａ〜ｎのうちのいずれか一つからの励起光が試料中の一点の測定ポイントに集光される。これにより測定ポイントから発せられる蛍光が受光器ＡＰＤａ〜ｎのいずれか一つにより受光されて時系列の蛍光強度の計測値が得られる（図２Ａ参照）。
(1) One-point one-wavelength measurement—measurement of fluorescence intensity in one wavelength band at one measurement point This mode is the same mode as before, from any one of the laser light sources La to n. The excitation light is collected at one measurement point in the sample. Thereby, the fluorescence emitted from the measurement point is received by any one of the light receivers APDi to n, and a measurement value of the time-series fluorescence intensity is obtained (see FIG. 2A).
（２）複数点１波長計測−複数の測定ポイント（例えば、２〜４点）にて一つの波長帯域の蛍光強度を計測
この場合には、ガルバノミラー１６及び／又は対物レンズＺ軸駆動機構（不図示）を作動して、励起光が対物レンズ１８の視野内の任意に設定された測定ポイント（α、β、γ、δ）に順々に所定時間ずつ集光される。なお、各測定ポイントに割り当てられる所定時間は、互いに同一であっても異なっていてもよい。以下同様。
(2) Multiple points / one wavelength measurement—Measure fluorescence intensity of one wavelength band at a plurality of measurement points (for example, 2 to 4 points). In this case, the
そして、各測定ポイントからの蛍光が受光器ＡＰＤａ〜ｎのいずれか一つにより、逐次、順々に受光され時系列の蛍光強度の計測値が得られる。即ち、時系列の蛍光強度の計測値に於いて、複数の測定ポイントからの蛍光強度値が混在することとなる（図２Ｂ参照）。 Then, the fluorescence from each measurement point is received sequentially and sequentially by any one of the light receivers APDa to n, and time-series fluorescence intensity measurement values are obtained. That is, the fluorescence intensity values from a plurality of measurement points are mixed in the time-series fluorescence intensity measurement values (see FIG. 2B).
（３）１点複数波長計測−一つの測定ポイントにて複数の波長帯域の蛍光強度を計測
このモードに於いては、一つの測定ポイントに対して、レーザー光源Ｌａ〜ｎのうちの二つ以上からの励起光が、逐次、順々に所定時間ずつ集光される。
(3) One-point multiple wavelength measurement—measurement of fluorescence intensities in a plurality of wavelength bands at one measurement point In this mode, two or more of the laser light sources La to n for one measurement point The excitation light from the laser beam is condensed sequentially for a predetermined time.
そして、一つの測定ポイントからの複数の波長帯域の蛍光が、励起光の切換に同期して逐次、順々に受光器ＡＰＤａ〜ｎのいずれか一つに又は二つ以上により受光され、時系列の蛍光強度の計測値が得られる。 Then, fluorescence in a plurality of wavelength bands from one measurement point is received sequentially or sequentially by any one or two or more of the light receivers APDi to n in synchronization with switching of the excitation light, and time-series. Measured value of the fluorescence intensity is obtained.
この場合、一つの受光器で蛍光を受光する場合には、（２）のモードと同様に、時系列の蛍光強度の計測値に於いて、複数の波長帯域の蛍光強度値が混在することとなる。他方、波長帯域毎に別々の受光器を使用する場合には、各受光器で得られた時系列の蛍光強度の計測値に於いて、計測値に欠損が生ずることとなる（図２Ｃ参照）。 In this case, when the fluorescence is received by one light receiver, the fluorescence intensity values of a plurality of wavelength bands are mixed in the time-series fluorescence intensity measurement values as in the mode (2). Become. On the other hand, when separate light receivers are used for each wavelength band, the measurement values are lost in the time-series fluorescence intensity measurement values obtained by each light receiver (see FIG. 2C). .
なお、複数の蛍光波長が完全に分離され重複がないときには（所謂「クロストーク」のない状態）、二つ以上の励起光を同時に試料に照射し、二つ以上の波長帯域の蛍光を別々の受光器により受光してもよい。すなわち、図２Ａの如き、データ欠損のない時系列の計測値を二つ以上同時に取得してもよい。その場合、相関関数値は、式（１）にて時系列の計測値をそのまま用いて算出することができる。 When a plurality of fluorescence wavelengths are completely separated and do not overlap (a state without so-called “crosstalk”), two or more excitation lights are irradiated onto the sample at the same time, and fluorescence of two or more wavelength bands are separated. You may receive light with a light receiver. That is, as shown in FIG. 2A, two or more time-series measurement values without data loss may be acquired simultaneously. In this case, the correlation function value can be calculated by using the time series measurement value as it is in the equation (1).
（４）複数点複数波長計測−複数の測定ポイント（例えば、２〜４点）にて複数の波長帯域の蛍光強度を計測
このモードに於いては、ガルバノミラー１６及び／又は対物レンズＺ軸駆動機構を作動させる。これにより、対物レンズ１８の視野内の任意に設定された測定ポイント（α、β、γ、δ）に、レーザー光源Ｌａ〜ｎのうちの少なくとも二つ以上のレーザー光源からの励起光が、逐次、順々に所定時間ずつ集光される。
(4) Multiple point multiple wavelength measurement-Measure fluorescence intensity in multiple wavelength bands at multiple measurement points (for example, 2-4 points) In this mode,
そして、各測定ポイントからの各波長帯域の蛍光が、受光器ＡＰＤａ〜ｎのいずれか一つ又は二つ以上により、逐次、順々に受光され時系列の蛍光強度の計測値が得られる。 Then, the fluorescence of each wavelength band from each measurement point is received sequentially and sequentially by any one or two or more of the light receivers APDi to n, and a measurement value of time-series fluorescence intensity is obtained.
この場合、結局、一時に設定される測定ポイントと波長帯域は、それぞれ一つずつである。従って、（２）又は（３）のモードにて参照したように、時系列の蛍光強度の計測値に於いて、複数の測定ポイントからの蛍光強度値の混在、複数の波長帯域の蛍光強度値の混在及び／又は計測値の欠損が生ずる。 In this case, after all, one measurement point and one wavelength band are set at a time. Accordingly, as referred to in the mode (2) or (3), in the time-series fluorescence intensity measurement values, a mixture of fluorescence intensity values from a plurality of measurement points, and fluorescence intensity values in a plurality of wavelength bands. And / or missing measurement values.
図２Ａは、（１）１点１波長計測モードにて、蛍光強度を計測した場合に計測される計測値を示したものである。このように、計測値は、連続した態様にて得られる。 FIG. 2A shows (1) measurement values measured when fluorescence intensity is measured in the one-point one-wavelength measurement mode. Thus, the measured value is obtained in a continuous manner.
ただし、厳密に言えば、計測値は、ディジタル化され、複数の離散時間に於いて再構成された蛍光強度値である。 However, strictly speaking, the measured value is a fluorescence intensity value that has been digitized and reconstructed in a plurality of discrete times.
従って、かかる時系列の計測値から、その値をそのまま用いて、その相関関数が算出される。 Therefore, the correlation function is calculated from the time-series measurement values using the values as they are.
相関関数の算出方法については、「背景技術」の欄の式（１）によって示される。なお、時系列の計測値が一つの場合は、自己相関関数であり、二つの異なる時系列の計測値の場合は、相互相関関数である。以下同様である。 The calculation method of the correlation function is indicated by Expression (1) in the “Background Art” column. In addition, when there is one time series measurement value, it is an autocorrelation function, and when two time series measurement values are different, it is a cross correlation function. The same applies hereinafter.
図２Ｂは、（２）から（４）の計測モードにて計測を行った場合であって、特に、一つの受光器で、複数点又は複数の波長の蛍光強度を計測した場合に計測される計測値を示したものである。このように、一つの時系列の計測値に於いて、異なる測定ポイント又は異なる波長帯域の蛍光強度値が混在することになる。 FIG. 2B shows a case where measurement is performed in the measurement modes (2) to (4), and in particular, it is measured when fluorescence intensity at a plurality of points or a plurality of wavelengths is measured with one light receiver. It shows the measured value. Thus, in one time-series measurement value, fluorescence intensity values of different measurement points or different wavelength bands are mixed.
従って、相関関数値を算出するには、異なる測定ポイント又は異なる波長帯域の蛍光強度値を含む時系列の計測値から、図２Ｃに示されている如く、一つの受光器で取得された時系列の計測値が時分割される。これにより、測定ポイント毎及び波長帯域毎に時系列データを抽出することができる。なお、かかる時分割処理は、任意の形式で実行されてよい。 Accordingly, in order to calculate the correlation function value, as shown in FIG. 2C, a time series acquired by one light receiver from time series measurement values including fluorescence intensity values at different measurement points or different wavelength bands. The measured values are time-divided. Thereby, time series data can be extracted for each measurement point and each wavelength band. Such time division processing may be executed in an arbitrary format.
例えば、予め、測定ポイント毎及び／又は波長帯域毎のメモリ領域を準備しておき、蛍光強度の計測中に、現在の測定ポイントと波長帯域を参照して、（Ａ／Ｄ変換後の）取得された計測値を対応するメモリ領域に振り分けてよい。 For example, a memory area for each measurement point and / or each wavelength band is prepared in advance, and acquired (after A / D conversion) by referring to the current measurement point and wavelength band during measurement of fluorescence intensity. The measured values may be distributed to corresponding memory areas.
或いは、蛍光強度の計測中に各受光器にて取得された計測値に現在の測定ポイントと波長帯域を表す符号（例えば、α、β、γ、δ）を付しておき、一連の時系列の計測値の取得が終了した後に、測定ポイントと波長帯域を表す符号により、時系列の計測値を別々のメモリ領域に振り分けてよい。 Alternatively, the measurement value acquired by each light receiver during the measurement of the fluorescence intensity is attached with a code (for example, α, β, γ, δ) indicating the current measurement point and wavelength band, and a series of time series. After the acquisition of the measured values is completed, the time-series measured values may be allocated to different memory areas by the codes representing the measurement points and the wavelength bands.
なお、複数の波長帯域の蛍光強度を計測する際に、波長帯域毎に別々の受光器を使用する場合には、図２Ｃに例示の如く、各波長帯域に於いて、有効な値を有する計測値のみを有効データ値として決定し、それ以外の計測値には、０を与えてもよい。 When measuring the fluorescence intensities of a plurality of wavelength bands, when using a separate light receiver for each wavelength band, measurement having an effective value in each wavelength band as illustrated in FIG. 2C. Only the value may be determined as a valid data value, and 0 may be given to other measurement values.
相関関数値の算出
［マルチプルτ方式について］
上記の図２Ａ又は図２Ｃに例示の如く、測定ポイント毎又は波長帯域毎の時系列データが抽出されると、相関関数値が算出される。かかる相関関数値の算出に於いて、本実施形態の光分析装置では、所謂「マルチプルτ方式」を採用して、相関関数値の遅延時間が大きな領域では、相関関数値の時間分解能を落とし、演算処理量の低減が図られる。
Calculation of correlation function value [About multiple τ method]
As illustrated in FIG. 2A or 2C above, when time series data for each measurement point or each wavelength band is extracted, a correlation function value is calculated. In calculating the correlation function value, the optical analyzer of the present embodiment employs a so-called “multiple τ method”, and in a region where the delay time of the correlation function value is large, lowers the time resolution of the correlation function value, The amount of calculation processing can be reduced.
図３は、かかるマルチプルτ方式の原理を説明する模式図である。 FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the principle of the multiple τ method.
まず、相関関数値は、自己相関関数であるか相互相関関数であるかによらず、二つの時系列データに於いて、一方の時系列データを他方に対して時間だけずらした場合に、二つの時系列データがどの程度一致しているかを示す指標である。 First, regardless of whether the correlation function value is an autocorrelation function or a cross-correlation function, when one time series data is shifted by time with respect to the other in two time series data, This is an index indicating how much the two time series data match.
具体的には、図３Ａを参照すると、時系列データの各項Ｄｉ（ｔ）を遅延時間τ後の各項Ｄｊ（ｔ＋τ）に乗じた値Ｄｉ（ｔ）・Ｄｊ（ｔ＋τ）の時間平均値をτ＝０のときのＤｉ（ｔ）・Ｄｊ（ｔ）の時間平均値で規格化した値が、相関関数値として与えられる。 Specifically, referring to FIG. 3A, a value D i (t) · D j (t + τ) obtained by multiplying each term D i (t) of the time series data by each term D j (t + τ) after the delay time τ. A value obtained by normalizing the time average value of D i (t) · D j (t) when τ = 0 is given as a correlation function value.
時系列データの値のゆらぎが統計的に正負の両側に均等に分散するとの仮定の下では、二つの時系列データの変化のパターンの重なりが大きいほど、上記の積Ｄｉ（ｔ）・Ｄｊ（ｔ＋τ）は大きくなる。つまり、かかる相関関数値の大きさを参照することで、二つの時系列データがどの程度一致しているかがわかる。 Under the assumption that the fluctuation of the value of the time series data is statistically evenly distributed on both the positive and negative sides, the larger the overlap of the change patterns of the two time series data, the larger the product D i (t) · D j (t + τ) increases. That is, by referring to the magnitude of the correlation function value, it can be understood how much the two time series data match.
従って、自己相関関数の場合、即ち、二つの時系列データが同じ時系列データである場合には、値の変化がランダムであれば、図３Ｂに例示されている如く、遅延時間τが大きくなるほど、データの変化のパターンの重なりが小さくなるので、相関関数値は小さくなる。 Therefore, in the case of an autocorrelation function, that is, when two time-series data are the same time-series data, if the change in value is random, the delay time τ increases as illustrated in FIG. 3B. Since the overlap of data change patterns becomes smaller, the correlation function value becomes smaller.
また、相互相関関数の場合にも、もし二つの時系列データが同じ挙動をする場合には、自己相関関数の場合と同様に、遅延時間τが大きくなるほど、相関関数値は、小さくなる（二つの時系列データに相関がなければ、相関関数値は、初めから小さい。）。 Also in the case of the cross-correlation function, if the two time-series data behave the same, the correlation function value decreases as the delay time τ increases as in the case of the autocorrelation function (2 If there is no correlation between two time series data, the correlation function value is small from the beginning.)
上記の如く、相関関数値は、遅延時間が大きくなれば、二つの時系列データの変化のパターンの重なりは小さくなるので、遅延時間が大きい領域で細かい時間分解能にて相関関数値の値を取得する必要はない。むしろ、細かい時間分解能で計算すると、演算量が膨大になる。 As described above, if the delay time increases, the overlap of the two time-series data change patterns decreases as the delay time increases. do not have to. Rather, if the calculation is performed with a fine time resolution, the amount of calculation becomes enormous.
また、細かい時間分解能で計算すると、偶然に極端に大きい又は小さい値が算出される場合があることから、算出値のばらつきが大きくなる。 In addition, if the calculation is performed with a fine time resolution, an extremely large or small value may be accidentally calculated, and thus the variation in the calculated value increases.
そこで、本実施形態の装置に於いては、遅延時間τが大きくなるに連れて、相関関数値の時間分解能を落とすよう、相関関数値の演算が実行される。なお、遅延時間τの間隔が多段階に変化するので、「マルチプルτ方式」と称される。 Therefore, in the apparatus of the present embodiment, as the delay time τ increases, the calculation of the correlation function value is executed so as to reduce the time resolution of the correlation function value. Since the interval of the delay time τ changes in multiple stages, it is called “multiple τ method”.
ここで、相関関数値の演算が実行される際、複数の計測値を一単位として、時系列データが分割される。そして、一単位に含まれる計測値は、隣接する値が合算される。この合算により得られた値が、データ値である。そして、複数のデータ値から、データ値Ｄｉ（ｔｋ）及びＤｊ（ｔｋ）の時系列データが再構成され、相関関数値の演算に用いられる（データの再構成）。 Here, when the calculation of the correlation function value is executed, the time series data is divided with a plurality of measurement values as one unit. And the adjacent value is added together for the measurement value contained in one unit. A value obtained by this summation is a data value. Then, the time-series data of the data values D i (t k ) and D j (t k ) is reconstructed from the plurality of data values and used for the calculation of the correlation function value (data reconstruction).
具体的には、本実施形態の装置の場合、例えば、遅延時間の間隔ΔＴｌの設定と計測値Ｍｉ（ｔｐ）及びＭｊ（ｔｐ）［ｐ＝０，１，…：ｔｐは、計測時の離散時間］からのデータＤｉ（ｔｋ）及びＤｊ（ｔｋ）の構成は、以下の２種類の方法により実行される（図３Ｂ参照。以下、データ値については、Ｄｉ（ｔｋ）のみ表記する。）。なお、Δτは、蛍光計測の時間分解能、即ち、Δτ＝ｔｐ−ｔｐ−１である。 Specifically, in the case of the apparatus of the present embodiment, for example, the setting of the delay time interval ΔT l and the measured values M i (t p ) and M j (t p ) [p = 0, 1,. The data D i (t k ) and D j (t k ) from the discrete time at the time of measurement are executed by the following two methods (see FIG. 3B. Hereinafter, for data values, D Only i (t k ) is shown.) Incidentally, .DELTA..tau the time resolution of the fluorescence measurement, i.e., a Δτ = t p -t p-1 .
方法Ａ（データを再構成する際に、毎回計測値から構成する方法）：
（ａ）０＜τｎ≦１６Δτのとき（計測時の時間間隔と同じ）
ΔＴ０＝Δτ：（計測時の時間間隔と同じ）
Ｄｉ（ｔｋ）＝Ｍｉ（ｔｐ）
（ｂ）１６Δτ＜τｎ≦３２Δτのとき
ΔＴ１＝２Δτ
Ｄｉ（ｔｋ）＝Ｍｉ（ｔ２ｐ）＋Ｍｉ（ｔ２ｐ＋１）
（ｃ）３２Δτ＜τｎ≦６４Δτのとき
ΔＴ２＝４Δτ
Ｄｉ（ｔｋ）＝ΣＭｉ（ｔ２ｐ＋ｑ）［総和は、ｑ＝０〜３］
（ｄ）６４Δτ＜τｎ≦１２８Δτのとき
ΔＴ３＝８Δτ
Ｄｉ（ｔｋ）＝ΣＭｉ（ｔ２ｐ＋ｑ）［総和は、ｑ＝０〜７］
（ｅ）１２８Δτ＜τｎ≦２５６Δτのとき
ΔＴ４＝１６Δτ
Ｄｉ（ｔｋ）＝ΣＭｉ（ｔ２ｐ＋ｑ）［総和は、ｑ＝０〜１５］
（ｆ）２５６Δτ＜τｎ≦５１２Δτ
ΔＴ５＝３２Δτ
Ｄｉ（ｔｋ）＝ΣＭｉ（ｔ２ｐ＋ｑ）［総和は、ｑ＝０〜３１］
方法Ａの場合、一単位に含まれる計測値の個数とは、異なる個数の計測値を一単位として、新たに時系列データが分割される。すなわち、（ａ）では、一つの計測値が、データ値に対応している。（ｂ）では、二つの計測値を合算した値が、一つのデータ値となる。（ｃ）では、四つの計測値を合算した値が、一つのデータ値となる。このように、データ値を得る際に、一単位に含まれる計測値の個数を異ならせて、データ値を得る。
Method A (Method of configuring from measured values every time data is reconstructed):
(A) When 0 <τ n ≦ 16Δτ (same as time interval during measurement)
ΔT 0 = Δτ: (same as time interval during measurement)
D i (t k ) = M i (t p )
(B) When 16Δτ <τ n ≦ 32Δτ ΔT 1 = 2Δτ
D i (t k ) = M i (t 2p ) + M i (t 2p + 1 )
(C) When 32Δτ <τ n ≦ 64Δτ ΔT 2 = 4Δτ
D i (t k ) = ΣM i (t 2p + q ) [total is q = 0-3]
(D) When 64Δτ <τ n ≦ 128Δτ ΔT 3 = 8Δτ
D i (t k ) = ΣM i (t 2p + q ) [total is q = 0-7]
(E) When 128Δτ <τ n ≦ 256Δτ ΔT 4 = 16Δτ
D i (t k ) = ΣM i (t 2p + q ) [total is q = 0-15]
(F) 256Δτ <τ n ≦ 512Δτ
ΔT 5 = 32Δτ
D i (t k ) = ΣM i (t 2p + q ) [total is q = 0 to 31]
In the case of method A, the time-series data is newly divided with the number of measurement values different from the number of measurement values included in one unit as one unit. That is, in (a), one measurement value corresponds to a data value. In (b), a value obtained by adding two measurement values becomes one data value. In (c), a value obtained by adding the four measured values becomes one data value. As described above, when the data value is obtained, the data value is obtained by changing the number of measurement values included in one unit.
従って、上記の（ａ）〜（ｄ）の各設定に於いて、相関関数値の計算回数は、（ａ）については、１６回、その他は、８回となる。また、積和ΣＤｉ（ｔ）・Ｄｊ（ｔ＋τ）内の項数は、それぞれ、１／１、１／２、１／４、１／８、１／１６、１／３２となる。これにより、演算量の大幅な低減が図られることとなる。なお、このマルチプルτ方式は、下記の有効データ割合を用いた相関関数値の算出にも用いられる。 Accordingly, in each of the above settings (a) to (d), the number of calculation of the correlation function value is 16 for (a) and 8 for the others. The number of terms in the product sum ΣDi (t) · Dj (t + τ) is 1/1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16, and 1/32, respectively. As a result, the amount of calculation is greatly reduced. This multiple τ method is also used for calculating a correlation function value using the following effective data ratio.
方法Ｂ（データを再構成する際に、再構成されたデータ値から構成する方法）：
（ａ）０＜τｎ≦１６Δτのとき（計測時の時間間隔と同じ）
ΔＴ０＝Δτ：（計測時の時間間隔と同じ）
Ｄｉ（ｔｋ）＝Ｄ0 ｉ（ｔｋ）＝Ｍｉ（ｔｐ）
（ｂ）１６Δτ＜τｎ≦３２Δτのとき
ΔＴ１＝２Δτ
Ｄｉ（ｔｋ）＝Ｄ2 ｉ（ｔｋ）＝Ｄ0 ｉ（ｔ２ｐ）＋Ｄ0 ｉ（ｔ２ｐ＋１）＝Ｍｉ（ｔ２ｐ）＋Ｍｉ（ｔ２ｐ＋１）
（ｃ）３２Δτ＜τｎ≦６４Δτのとき
ΔＴ２＝４Δτ
Ｄｉ（ｔｋ）＝Ｄ4 ｉ（ｔｋ）＝ΣＤ2 ｉ（ｔ２ｐ＋ｑ）［総和は、ｑ＝０〜３］
（ｄ）６４Δτ＜τｎ≦１２８Δτのとき
ΔＴ３＝８Δτ
Ｄｉ（ｔｋ）＝Ｄ8 ｉ（ｔｋ）＝ΣＤ4 ｉ（ｔ２ｐ＋ｑ）［総和は、ｑ＝０〜７］
（ｅ）１２８Δτ＜τｎ≦２５６Δτのとき
ΔＴ４＝１６Δτ
Ｄｉ（ｔｋ）＝Ｄ16 ｉ（ｔｋ）＝ΣＤ8 ｉ（ｔ２ｐ＋ｑ）［総和は、ｑ＝０〜１５］
（ｆ）２５６Δτ＜τｎ≦５１２Δτ
ΔＴ５＝３２Δτ
Ｄｉ（ｔｋ）＝Ｄ32 ｉ（ｔｋ）＝ΣＤ16 ｉ（ｔ２ｐ＋ｑ）［総和は、ｑ＝０〜３１］
方法Ｂの場合、複数のデータ値を一単位として、時系列データが分割される。すなわち、（ｉ）では、方法Ａの場合と同様に、一つの計測値が、データ値に対応している。（ｂ）では、（ｉ）によって得られたデータ値をもとに、二つのデータ値を合算した値が、新たな一つのデータ値となる。（ｃ）では、四つのデータ値を合算した値が、新たな一つのデータ値となる。このように、データ値を得る際に、一単位に含まれるデータ値の個数が異ならせて、データ値を得る。
Method B (method of reconstructing data values from the reconstructed data values):
(A) When 0 <τ n ≦ 16Δτ (same as time interval during measurement)
ΔT 0 = Δτ: (same as time interval during measurement)
D i (t k ) = D 0 i (t k ) = M i (t p )
(B) When 16Δτ <τ n ≦ 32Δτ ΔT 1 = 2Δτ
D i (t k ) = D 2 i (t k ) = D 0 i (t 2p ) + D 0 i (t 2p + 1 ) = M i (t 2p ) + M i (t 2p + 1 )
(C) When 32Δτ <τ n ≦ 64Δτ ΔT 2 = 4Δτ
D i (t k ) = D 4 i (t k ) = ΣD 2 i (t 2p + q ) [total is q = 0 to 3]
(D) When 64Δτ <τ n ≦ 128Δτ ΔT 3 = 8Δτ
D i (t k ) = D 8 i (t k ) = ΣD 4 i (t 2p + q ) [total is q = 0 to 7]
(E) When 128Δτ <τ n ≦ 256Δτ ΔT 4 = 16Δτ
D i (t k ) = D 16 i (t k ) = ΣD 8 i (t 2p + q ) [total is q = 0-15]
(F) 256Δτ <τ n ≦ 512Δτ
ΔT 5 = 32Δτ
D i (t k ) = D 32 i (t k ) = ΣD 16 i (t 2p + q ) [total is q = 0 to 31]
In the case of method B, time-series data is divided using a plurality of data values as a unit. That is, in (i), as in the case of Method A, one measurement value corresponds to a data value. In (b), a value obtained by adding the two data values based on the data value obtained in (i) becomes one new data value. In (c), a value obtained by adding the four data values becomes one new data value. Thus, when obtaining data values, the number of data values included in one unit is varied to obtain data values.
従って、上記の（ａ）〜（ｄ）の各設定に於いて、相関関数値の計算回数は、（ａ）については、１６回、その他は、８回となる。また、積和ΣＤｉ（ｔ）・Ｄｊ（ｔ＋τ）内の項数は、それぞれ、１／１、１／２、１／４、１／８、１／１６、１／３２となる。これにより、演算量の大幅な低減が図られることとなる。なお、このマルチプルτ方式は、下記の有効データ割合を用いた相関関数値の算出にも用いられる。 Accordingly, in each of the above settings (a) to (d), the number of calculation of the correlation function value is 16 for (a) and 8 for the others. The number of terms in the product sum ΣDi (t) · Dj (t + τ) is 1/1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16, and 1/32, respectively. As a result, the amount of calculation is greatly reduced. This multiple τ method is also used for calculating a correlation function value using the following effective data ratio.
［有効データ割合を用いた相関関数値の算出］
図２Ａの如く、時系列データにデータ欠損領域がない場合には、そのまま、式（１）を用いて、好適には、上記のマルチプルτ方式にて相関関数値を算出することが可能である。
[Calculation of correlation function value using effective data ratio]
As shown in FIG. 2A, when there is no data missing region in the time series data, it is possible to calculate the correlation function value by using the multiple τ method as is, using the equation (1) as it is. .
しかしながら、図２Ｃに例示の如く、時系列データにデータ欠損領域がある場合には、データ欠損領域の寄与が相関関数値から排除されなければならない。そこで、本実施形態に於いては、相関関数値の算出の際、各々のデータ値について、データ値を得るために合算した計測値の個数に対する、該計測値の中で有効データ値である計測値の個数の割合である「有効データ割合」が用いられる。 However, as illustrated in FIG. 2C, when there is a data missing area in the time series data, the contribution of the data missing area must be excluded from the correlation function value. Therefore, in the present embodiment, when calculating the correlation function value, for each data value, a measurement that is an effective data value among the measurement values with respect to the number of measurement values added to obtain the data value. The “valid data ratio” that is the ratio of the number of values is used.
図４を参照して、データ欠損領域を有する二つの時系列の計測値Ｍｉ、Ｍｊからデータ値Ｄｉ、Ｄｊを構成して相関関数値を算出する処理について説明する。 With reference to FIG. 4, a process for calculating a correlation function value by constructing data values D i and D j from two time-series measured values M i and M j having a data missing region will be described.
ここで、Ｍｉは、データ欠損領域κ１を有する。一方、Ｍｊは、データ欠損領域κ２を有する。 Here, M i has a data missing region κ 1 . On the other hand, M j has a data missing region kappa 2.
この場合、式（１）中の積和ΣＤｉ（ｔｋ）・Ｄｊ（ｔｋ＋τｎ）に於いて、Ｍｉ、Ｍｊのうち少なくとも一方にデータ欠損領域κ１及びκ２がある範囲に在る計測値の列Ｍｉ、Ｍｊを含む項の値が低減されることとなる。何故なら、データ欠損領域の計測値は、０に設定されているためである。 In this case, in the product sum ΣD i (t k ) · D j (t k + τ n ) in the equation (1), at least one of M i and M j includes the data missing regions κ 1 and κ 2 . The value of the term including the series of measured values M i and M j in the range is reduced. This is because the measured value of the data missing area is set to zero.
従って、式（１）に於ける分子の、データ値の時間を表す項Ｎｉｊと、分子を規格化するための分母の二つの項からデータ欠損領域に在る計測値の列Ｍｉ、Ｍｊの寄与を排除する必要がある。 Therefore, the sequence of measured values M i , M in the data missing region from the term N ij representing the time of the data value of the numerator in the equation (1) and the two terms of the denominator for normalizing the numerator. It is necessary to exclude the contribution of j .
このため、本実施形態に於いては、まず、各々のデータ値Ｄｉ（ｔｋ）、Ｄｊ（ｔｋ）に於いて、有効データ割合を求める。 Therefore, in the present embodiment, first, the effective data ratio is obtained for each data value D i (t k ) and D j (t k ).
ここで、有効データ割合は、データ値を得るために合算した計測値の個数に対する、該計測値の中で有効データ値である計測値の個数の比Ｒｉ（ｔｋ）＝ｍｉｅ／ｍ又はＲｊ（ｔｋ）＝ｍｊｅ／ｍにより求められる。ｍは、各データ値Ｄｉ（ｔｋ）、Ｄｊ（ｔｋ）を得るために合算した計測値の個数であり、ｍｉｅ及びｍｊｅは、それぞれ、Ｄｉ（ｔｋ）、Ｄｊ（ｔｋ）を得るために合算した計測値の中で、有効データ値である計測値の個数である。なお、有効データ割合は、データ値を得るために合算した計測値の全てが有効データ値である場合には、Ｒｉ（ｔｋ）＝１又はＲｊ（ｔｋ）＝１となり、データ値を得るために合算した計測値の全てが有効データ値でない場合には、Ｒｉ（ｔｋ）＝０又はＲｊ（ｔｋ）＝０となる。 Here, the effective data ratio is the ratio R i (t k ) = m ie / m of the number of measurement values that are effective data values in the measurement values to the number of measurement values added to obtain the data values. or determined by the R j (t k) = m je / m. m is the number of measurement values added to obtain the respective data values D i (t k ) and D j (t k ), and m ie and m je are D i (t k ) and D j , respectively. This is the number of measurement values that are valid data values among the measurement values added up to obtain (t k ). Note that the effective data ratio is R i (t k ) = 1 or R j (t k ) = 1 when all the measurement values added to obtain the data value are effective data values, and the data value R i (t k ) = 0 or R j (t k ) = 0 when all the measurement values added to obtain the value are not valid data values.
かくして、有効データ割合を用いて、式（１）中の積和ΣＤｉ（ｔｋ）・Ｄｊ（ｔｋ＋τｎ）に於いて、有効な計測値が存在する数の割合は、
Σｍｉｅ，ｔ＝ｔｋ・ｍｊｅ，ｔ＝ｔｋ＋τｎ／ｍ２
［総和は、ｋについて実行される。以下同様。］
により与えられる。
Thus, using the effective data ratio, in the product sum ΣD i (t k ) · D j (t k + τ n ) in the equation (1), the ratio of the number of effective measured values is
Σm ie, t = tk · m je, t = tk + τn / m 2
[Summation is performed on k. The same applies below. ]
Given by.
従って、有効な計測値が存在する数の割合は、
ΣＲｉ（ｔｋ）・Ｒｊ（ｔｋ＋τｎ）
となる。
Therefore, the ratio of the number of valid measurements is
ΣR i (t k ) · R j (t k + τ n )
It becomes.
また、或る遅延時間τｎに於ける相関関数値Ｇ（τｎ）は、
により与えられる。 Given by.
実際の式（５）を用いた相関関数値の演算に於いて、データ値Ｄｉ、Ｄｊの各々は、遅延時間τｎの大きさに対応して、上記のマルチプルτ方式について説明された方法Ａまたは方法Ｂの（ａ）〜（ｆ）のうちのいずれかにより与えられる。有効データ割合は、各データ値の算出の際に、そのデータ値を得るために合算された計測値の中で有効データ値である計測値の個数を計数し、その計数値を、該データ値を得るために合算した計測値の個数にて除した値により与えられる。 In the calculation of the correlation function value using the actual equation (5), each of the data values D i and D j has been described for the multiple τ method in accordance with the magnitude of the delay time τ n . Given by either method A or method B (a)-(f). The effective data ratio is obtained by counting the number of measurement values that are valid data values among the measurement values added to obtain the data value when calculating each data value, and calculating the count value as the data value. It is given by the value divided by the number of measured values combined to obtain
相関関数値が自己相関関数値であるときには、データ値Ｄｉ、Ｄｊは、同一の時系列データから値が取られることとなる。また、相関関数値が相互相関関数値の場合は、データ値Ｄｉ、Ｄｊは、別々の時系列データから値が取られることとなる。そして、算出された相関関数値から、任意の形式にて、例えば、「並進拡散時間」などの種々の物質又は分子の運動・状態・特性を表す情報が引き出される。 When the correlation function value is an autocorrelation function value, the data values D i and D j are obtained from the same time series data. When the correlation function value is a cross-correlation function value, the data values D i and D j are obtained from different time-series data. From the calculated correlation function value, information representing the motion, state, and characteristics of various substances or molecules such as “translational diffusion time” is extracted in an arbitrary format.
上記の実施形態に於いて、上記の式（５）は、マルチプルτ方式を用いずに相関関数値を算出する場合、或いは、データ欠損のない時系列データの相関関数値を算出する場合であってもそのまま適用可能である。また、かかる演算処理に於いては、従前の如き予め重み係数列を準備する必要はなく、演算量が低減されることが期待される。 In the above embodiment, the above equation (5) is the case where the correlation function value is calculated without using the multiple τ method, or the case where the correlation function value of time series data without data loss is calculated. However, it can be applied as it is. Further, in such calculation processing, it is not necessary to prepare a weight coefficient sequence in advance, and it is expected that the calculation amount is reduced.
図５は、上記の一連の相関分光分析を実行する光分析装置１０の電子制御装置５０の処理を制御ブロック図の形式にて表したものである。なお、図示の制御装置の構成及び作動は、電子制御装置５０内のＣＰＵ等の処理作動に於いて実現される。
FIG. 5 shows the processing of the
上述したとおり、電子制御装置５０は、計測制御系及び解析制御系として機能する。計測制御系は、計測モード制御部５０ａと、波長選択制御部５０ｂと、測定ポイント制御部５０ｃとを備える。
As described above, the
計測モード制御部５０ａは、使用者の選択に従って、励起光の波長選択制御部５０ｂと測定ポイント制御部５０ｃとのそれぞれに対して、蛍光計測時の波長帯域の選択と測定ポイントの位置の指令を逐次送信する。
The measurement
励起光の波長選択制御部５０ｂは、励起光路のシャッタ３０ａ〜ｎ又はレーザー本体に対して、ｏｎ／ｏｆｆ信号を送信し、選択された励起光が試料へ照射される。
The excitation light wavelength
また、測定ポイント制御部５０ｃは、計測モード制御部５０ａの指定する位置に測定ポイントが移動するようにガルバノミラーの角度及び対物レンズのＺ軸方向の高さを制御する。また、計測モード制御部５０ａは、逐次、現在、選択されている波長帯域と測定ポイントの位置の情報を符号の形式で、メモリへ送信する。
In addition, the measurement
一方、電子制御装置５０の解析制御系は、処理部５０ｄと、メモリ５０ｅと、時系列データ調製部５０ｆと、有効データ割合調製部５０ｇと、相関関数算出部５０ｈと、判定部５０ｉと、を備える。
On the other hand, the analysis control system of the
処理部５０ｄは、既に触れたように、受光器からの蛍光強度を表す電気信号を受信し、ノイズ除去及び／又はＡ／Ｄ変換を施す。
As already mentioned, the
メモリ５０ｅは、ディジタル化された計測値および／またはデータ値を記憶する。
The
その際、計測モード制御部５０ａからの選択されている波長帯域と測定ポイントの位置の符号に応じて、受光器からの計測値を測定ポイント毎及び／又は波長帯域毎に別々に保存してよい（時分割）。
At that time, the measurement value from the light receiver may be stored separately for each measurement point and / or each wavelength band according to the selected wavelength band from the measurement
また、各測定ポイント及び／又は各波長帯域の計測値として有効でない値は、０に設定される（無効計測値０設定）。
A value that is not valid as a measurement value for each measurement point and / or each wavelength band is set to 0 (
また、かかるメモリの動作と同時進行で、相関関数算出部５０ｈの要求に応じて、時系列データ調製部５０ｆは、マルチプルτ方式に従って、（時系列データの）データ値Ｄｉ、Ｄｊを計算して出力する。
At the same time as the operation of the memory, the time-series
また、有効データ割合調製部５０ｇは、データ値Ｄｉ、Ｄｊに対応する有効データ割合Ｒｉ、Ｒｊを計算して出力する。
Further, the effective data
そして、相関関数算出部５０ｈは、データ値Ｄｉ、Ｄｊと有効データ割合Ｒｉ、Ｒｊを用いて、式（５）に従って、相関関数値を算出し、その結果が、任意の各種解析・判定に用いられる（５０ｉ）。相関関数算出部５０ｈが如何なる相関関数値を算出するかは、使用者の予めの選択により決定されてよい。
Then, the correlation
１０…光分析装置、１２ａ〜ｎ…レンズ、１４ａ〜ｎ…ダイクロイックミラー、１５…ダイクロイックミラー、１６…ガルバノミラー、１８…対物レンズ、２０…レンズ、２２…ピンホール、２４…レンズ、２６ａ〜ｎ…ダイクロイックミラー、２８ａ〜ｎ…バンドパスフィルタ、３０ａ〜ｎ…シャッタ、５０…電子制御装置、５０ａ…計測モード制御部、５０ｂ…波長選択制御部、５０ｃ…測定ポイント制御部、５０ｄ…処理部、５０ｅ…メモリ、５０ｆ…時系列データ調製部、５０ｇ…有効データ割合調製部、５０ｈ…相関関数算出部、５０ｉ…判定部、５２…モニタ、ＡＰＤａ〜ｎ…受光器、Ｌａ〜ｎ…レーザー光源、Ｍａ〜Ｍｎ…電気信号。
DESCRIPTION OF
Claims (30)
前記試料に於ける少なくとも一つの測定ポイントからの放射光の強度を連続した複数の離散時間に於いて計測する過程と、
前記少なくとも一つの測定ポイントに於いて計測された前記放射光の強度に基づいて相関関数値を算出する過程とを含み、
前記放射光の強度に基づいて相関関数値を算出する過程が、
前記放射光の強度の値である計測値からなる時系列データを抽出する過程と、
前記時系列データに於いて有効な値を有する有効データ値を決定する過程と、
複数の前記計測値を一単位として、前記時系列データを分割する過程と、
前記一単位に含まれる前記計測値を合算することによってデータ値を得る過程と、
前記データ値から時系列データを再構成する過程と、
各々の前記データ値について、該データ値を得るために合算した前記計測値の個数に対する、該計測値の中で前記有効データ値である計測値の個数の割合である有効データ割合を決定する過程と、
前記再構成された時系列データと前記有効データ割合に基づいて、前記相関関数値を算出する過程とを含むことを特徴とする方法。 A correlation spectroscopic analysis method for measuring the intensity of synchrotron radiation from a sample and calculating a correlation function of time series data of the synchrotron radiation,
Measuring the intensity of emitted light from at least one measurement point in the sample at a plurality of continuous discrete times;
Calculating a correlation function value based on the intensity of the emitted light measured at the at least one measurement point,
The process of calculating a correlation function value based on the intensity of the emitted light,
A process of extracting time-series data consisting of measured values that are values of the intensity of the emitted light;
Determining a valid data value having a valid value in the time series data;
A process of dividing the time series data with a plurality of the measurement values as a unit;
Obtaining a data value by adding the measurement values included in the unit;
Reconstructing time series data from the data values;
For each of the data values, a process of determining an effective data ratio that is a ratio of the number of measurement values that are the effective data values in the measurement values to the number of the measurement values added to obtain the data values When,
And calculating the correlation function value based on the reconstructed time series data and the effective data ratio.
前記一単位に含まれる前記計測値の個数とは、異なる個数の計測値を一単位として、前記時系列データを分割する過程と、
該一単位に含まれる前記計測値を合算することによってデータ値を再構成する過程と、
前記再構成されたデータ値から時系列データを再構成する過程と、
各々の該再構成されたデータ値について、該データ値を得るために合算した前記計測値の個数に対する、該計測値の中で前記有効データ値である計測値の個数の割合である有効データ割合を決定する過程と、
該再構成された時系列データと該有効データ割合に基づいて、前記相関関数値を算出する過程とを含む請求項１に記載の方法。 After calculating the correlation function value,
The number of the measurement values included in the one unit is a process of dividing the time-series data using a different number of measurement values as one unit;
Reconstructing data values by summing the measurements contained in the unit;
Reconstructing time series data from the reconstructed data values;
For each of the reconstructed data values, the effective data ratio that is the ratio of the number of measurement values that are the valid data values in the measurement values to the number of measurement values that are combined to obtain the data values The process of determining
The method according to claim 1, further comprising: calculating the correlation function value based on the reconstructed time series data and the effective data ratio.
複数の前記データ値を一単位として、前記再構成された時系列データを分割する過程と、
前記複数のデータ値からなる一単位に含まれる、前記データ値を合算することによってデータ値を再構成する過程と、
前記再構成されたデータ値から時系列データを再構成する過程と、
各々の該再構成されたデータ値について、該データ値を得るために合算した前記計測値の個数に対する、該計測値の中で前記有効データ値である計測値の個数の割合である有効データ割合を決定する過程と、
該再構成された時系列データと該有効データ割合に基づいて、前記相関関数値を算出する過程とを含む請求項１または２に記載の方法。 After calculating the correlation function value,
Dividing the reconstructed time-series data with a plurality of the data values as a unit;
Reconstructing a data value by adding the data values included in a unit of the plurality of data values;
Reconstructing time series data from the reconstructed data values;
For each of the reconstructed data values, the effective data ratio that is the ratio of the number of measurement values that are the valid data values in the measurement values to the number of measurement values that are combined to obtain the data values The process of determining
The method according to claim 1, further comprising: calculating the correlation function value based on the reconstructed time series data and the effective data ratio.
前記試料に於ける少なくとも一つの測定ポイントからの放射光の強度を連続した複数の離散時間に於いて計測する光計測部と、
前記少なくとも一つの測定ポイントに於いて計測された前記放射光の強度に基づいて相関関数値を算出する光分析部とを含み、
前記光分析部が、
前記放射光の強度の値である計測値からなる時系列データを抽出する手段と、
前記時系列データに於いて有効な値を有する有効データ値を決定する手段と、
複数の前記計測値を一単位として、前記時系列データを分割する手段と、
前記一単位に含まれる前記計測値を合算することによってデータ値を得る手段と、
前記データ値から時系列データを再構成する手段と、
各々の前記データ値について、該データ値を得るために合算した前記計測値の個数に対する、該計測値の中で前記有効データ値である計測値の個数の割合である有効データ割合を決定する手段と、
前記再構成された時系列データと前記有効データ割合に基づいて、前記相関関数値を算出する手段とを含むことを特徴とする装置。 An optical analyzer that performs correlation spectroscopy analysis that measures the intensity of radiation emitted from a sample and calculates a correlation function of time-series data of the radiation,
An optical measurement unit that measures the intensity of radiated light from at least one measurement point in the sample at a plurality of continuous discrete times;
An optical analysis unit that calculates a correlation function value based on the intensity of the radiated light measured at the at least one measurement point;
The optical analysis unit is
Means for extracting time-series data consisting of measurement values that are values of the intensity of the emitted light;
Means for determining valid data values having valid values in the time series data;
Means for dividing the time-series data with a plurality of the measurement values as a unit;
Means for obtaining a data value by adding together the measurement values included in the unit;
Means for reconstructing time series data from the data values;
Means for determining, for each of the data values, an effective data ratio that is a ratio of the number of measurement values that are the effective data values in the measurement values to the number of measurement values added to obtain the data values. When,
An apparatus comprising: means for calculating the correlation function value based on the reconstructed time series data and the effective data ratio.
該一単位に含まれる前記計測値を合算することによってデータ値を再構成する手段と、
前記再構成されたデータ値から時系列データを再構成する手段と、
各々の該再構成されたデータ値について、該データ値を得るために合算した前記計測値の個数に対する、該計測値の中で前記有効データ値である計測値の個数の割合である有効データ割合を決定する手段と、
該再構成された時系列データと該有効データ割合に基づいて、前記相関関数値を算出する手段とを含む請求項１６に記載の装置。 The number of the measurement values included in the one unit is a unit for dividing the time series data by using a different number of measurement values as one unit;
Means for reconstructing a data value by summing up the measured values contained in the unit;
Means for reconstructing time series data from the reconstructed data values;
For each of the reconstructed data values, the effective data ratio that is the ratio of the number of measurement values that are the valid data values in the measurement values to the number of measurement values that are combined to obtain the data values Means for determining
The apparatus according to claim 16, further comprising: means for calculating the correlation function value based on the reconstructed time series data and the effective data ratio.
前記複数のデータ値からなる一単位に含まれる、前記データ値を合算することによってデータ値を再構成する手段と、
前記再構成されたデータ値から時系列データを再構成する手段と、
各々の該再構成されたデータ値について、該データ値を得るために合算した前記計測値の個数に対する、該計測値の中で前記有効データ値である計測値の個数の割合である有効データ割合を決定する手段と、
該再構成された時系列データと該有効データ割合に基づいて、前記相関関数値を算出する手段とを含む請求項１６または１７に記載の装置。 Means for dividing the reconstructed time-series data with a plurality of the data values as a unit;
Means for reconstructing a data value by summing the data values contained in one unit of the plurality of data values;
Means for reconstructing time series data from the reconstructed data values;
For each of the reconstructed data values, the effective data ratio that is the ratio of the number of measurement values that are the valid data values in the measurement values to the number of measurement values that are combined to obtain the data values Means for determining
Based on the sequence data and the effective data rate when the reconstruction apparatus according to claim 16 or 17 including means for calculating the correlation function value.
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